Lösungen für Aufgaben zur Erarbeitung von Buchinhalten

Roland Heynkes, 3.7.2016

Diese Seite dient der Selbstkontrolle für diejenigen, welche die Aufgaben im Lerntext selbständig bearbeitet haben und nun ihre Antworten überprüfen wollen.

Diese Tabelle zeigt meine Lösungsvorschläge.
1 Überprüfe, ob der erste Satz der Buchseite 88 über eine gesunde Lebensweise theoretisch korrekt und praktisch realisierbar ist!
  1. Für eine gesunde Lebensweise ist es keineswegs notwendig, die tägliche Ernährung und Bewegung aufeinander abzustimmen.
    • Vielmehr wurde der menschliche Organismus über Jahrmillionen dafür optimiert, bei jeder sich bietenden Gelegenheit weit mehr als den Tagesbedarf zu essen und überschüssig aufgenommene Energie in Form von Körperfett zu speichern, um in Zeiten des Nahrungsmangels davon zehren zu können.
    • Außerdem sind viele Menschen in der Lage, überschüssig aufgenommene Energie auch ohne Bewegung einfach in braunem Fett-Gewebe zu verbrennen.
    • Für Menschen in Wachstumsphasen ist der Satz besonders unsinnig, weil Menschen im Gegensatz zu Kalorimetern Nährstoffe nicht nur zur Energiegewinnung, sondern auch als Baustoffe für Erneuerung und Wachstum des Körpers nutzen.
  2. Es ist auch gar nicht möglich, die tägliche Ernährung und Bewegung aufeinander abzustimmen.
    • Niemand kann auch nur einigermaßen genau abschätzen, wieviele Kalorien er gerade benötigt.
    • Niemand kann auch nur einigermaßen genau abschätzen, wieviele Kalorien er wirklich aufnimmt.
    • Die Kalorienangaben auf Nahrungsmitteln sind falsch und sinnlos, weil Menschen erstens keine Kalorimeter und zweitens sehr unterschiedlich hinsichtlich der Fähigkeit zur Aufnahme chemischer Energie aus Nahrungsmitteln sind.
2 Nenne mit Hilfe des zweiten Abschnittes der Seite 88 die Bestandteile unserer Nahrung und was sie uns liefern!
Unsere Nahrung besteht aus Ballaststoffen, Mineralstoffen, Vitaminen, Kohlenhydraten, Fetten und Proteinen.
  • Ballaststoffe helfen uns bei der Verdauung, werden aber nahezu unverändert ausgeschieden und liefern daher den meisten von uns nichts.
  • Mineralstoffe, Vitamine und Proteine liefern uns Bau- und Energie-Stoffe.
  • Kohlenhydrate und Lipide liefern uns vor allem chemische Energie.
  • Die sogenannten essentiellen Fettsäuren sind für uns unverzichtbare Baustoffe.
3 Beschreibe mit nur einem Satz den Prozess unserer Energiegewinnung aus Nährstoffen im groben Überblick!
energiereiche Makronährstoffe werden in unseren Zellen mit Hilfe von Sauerstoff zu energiearmem Kohlenstoffdioxid und Wasser abgebaut, wobei die in den Nährstoffen gebundene chemische Energie für den Aufbau spezieller Energie-Überträgerstoffe genutzt wird.
4 Beschreibe, was unsere Zellen mit der so gewonnenen Energie machen!
5 Definiere mit Hilfe der Buchseiten 88 und 89 die Begriffe: "Direkte Kalorimetrie", "Indirekte Kalorimetrie", "kalorisches Äquivalent" und "Respiratorischer Quotient"!

Direkte Kalorimetrie heißt die experimentelle Bestimmung von Wärmemengen, die physikalische, chemische oder biologische Prozesse ihren Umgebungen entziehen oder an diese abgeben. Bei der direkten Kalorimetrie werden die Wärmemengen mit Hilfe eines Kalorimeters bestimmt. Es gibt verschiedene Arten von Kalorimetern, aber alle messen die Wärmemenge, die dem Kalorimeter entzogen oder zugeführt wird.

Bei der indirekten Kalorimetrie wird gar keine Wärmemenge gemessen, sondern der Sauerstoff-Verbrauch. Sofern Sauerstoff für die Gewinnung der chemischen Energie aus Nährstoffen verwendet wird, lässt sich aus der Menge des verbrauchten Sauerstoffs auf die gewonnene Energie schließen bzw. die umgesetzten Kilojoule oder Kilokalorien berechnen. Dazu muss allerdings das sogenannte kalorische Äquivalent der Nahrung bekannt sein: Energieumsatz = Sauerstoffaufnahme x kalorisches Äquivalent.

Kalorisches Äquivalent heißt die Energiemenge, die bei der Verbrennung eines Nährstoffes durch einen Liter Sauerstoff freigesetzt wird. Das kalorische Äquivalent beträgt bei der Verbrennung von Kohlenhydraten 21,0 kJ pro Liter O2, bei Proteinen 18,9 kJ/Liter O2 und für Fettsäuren 19,7 kJ/Liter O2. Bei mitteleuropäischer Mischkost beträgt es 20,2 kJ/Liter O2. Dies entspricht einem respiratorischen Quotienten von 0,82.

Das kalorische Äquivalent mitteleuropäischer Kost beträgt durchschnittlich 20,2 kJ pro Liter Sauerstoff, kann aber von Mensch zu Mensch sehr unterschiedlich sein.

Auch die Zusammensetzung der Nahrung muss nicht bekannt sein, denn man kann alternativ aus dem respiratorischen Quotienten (RQ) auf die Zusammensetzung der Nahrung schließen.

Respiratorischer Quotient heißt in der Medizin (genauer Physiologie der Atmung) das (dimensionslose) Mengenverhältnis von (pro Zeiteinheit) ausgeatmeten Kohlenstoffdioxid (CO2) zum gleichzeitig eingeatmeten Sauerstoff (O2). Offiziell werden die Mengen in Mol angegeben, aber in Litern wären die Ergebnisse praktisch gleich. Der respiratorische Quotient hängt unter anderem davon ab, ob wir unsere Energie aus Kohlenhydraten (1,0), Proteinen (0,8) oder Fetten (0,7) gewinnen. Solange während der Messung die körperliche Aktivität im aeroben Bereich (so, dass man nicht außer Atem gerät) bleibt, kann man mit Hilfe des respiratorischen Quotienten abschätzen, in welchem Verhältnis gerade Kohlenhydrate, Proteine oder Fette zur Energiegewinnung genutzt (durch Reaktion mit Sauerstoff "verbrannt") werden.

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Roland Heynkes, CC BY-NC-SA 4.0