Diese Betrachtung geht den Zellzyklus Abschnitt für Abschnitt durch, legt Zufuhrwerte und Gehaltstabellen daneben und gibt die drei zugelassenen Sätze zu Zink und zu Eisen unverändert wieder.
Gewebe unterscheiden sich weniger darin, ob sich ihre Zellen teilen, als darin, wie oft. Diese Taktung ist keine Nebensächlichkeit: Sie bestimmt, wie schnell ein Gewebe auf eine veränderte Versorgungslage reagiert und wie viel Rohstoff es dauerhaft abruft.
| Gewebe | Erneuerung | Anmerkung |
|---|---|---|
| Deckschicht des Dünndarms | 3 bis 5 Tage | Nachschub aus den Krypten am Zottengrund |
| Rote Blutkörperchen | rund 120 Tage Lebensdauer | etwa zwei Millionen Neubildungen je Sekunde |
| Oberhaut | etwa 4 Wochen | Teilung nur in der untersten Zellschicht |
| Haarmatrix | fortlaufend während der Wachstumsphase | eines der teilungsaktivsten Gewebe überhaupt |
| Leberzellen | Monate bis Jahre | Teilung vor allem nach Gewebeverlust |
| Nervenzellen des Großhirns | praktisch kein Ersatz | bis auf wenige umschriebene Bereiche |
Gerundete Angaben aus der physiologischen Fachliteratur; individuelle Abweichungen sind üblich.
Am Grund jeder Darmzotte liegt eine Einbuchtung, die Krypte. Dort sitzen Stammzellen, deren Nachkommen nach oben wandern, unterwegs ihre Aufgabe übernehmen und an der Zottenspitze abgestoßen werden. Die gesamte Strecke dauert bei Erwachsenen drei bis fünf Tage. Dass ausgerechnet dieses Gewebe die höchste Umsatzrate zeigt, hat einen praktischen Grund: Es liegt an der Grenze zum Darminhalt und ist mechanisch wie chemisch ständig beansprucht.
Rote Blutkörperchen sind kernlos und teilen sich nicht mehr; sie werden im Knochenmark aus Vorläuferzellen gebildet, die es sehr wohl tun. Bei einer Lebensdauer von rund vier Monaten und einem Bestand von etwa 25 Billionen Zellen ergibt sich daraus eine Nachbildungsrate in der Größenordnung von zwei Millionen pro Sekunde. Jede einzelne dieser Teilungen setzt eine vollständige Kopie des Erbguts der Vorläuferzelle voraus.
Der Weg von einer Zelle zu zweien ist in vier Abschnitte gegliedert, und zwischen ihnen liegen Prüfstellen. An jeder dieser Stellen kann der Vorgang angehalten werden, wenn eine Voraussetzung fehlt. Das ist kein Sicherheitsluxus, sondern die Bedingung dafür, dass beide Tochterzellen dieselbe unversehrte Information erhalten.
| Abschnitt | Ungefähre Dauer | Was geschieht |
|---|---|---|
| G1 | 6 bis 12 Stunden | Wachstum, Eiweißproduktion, Bereitstellung der Bausteine |
| S | 6 bis 8 Stunden | Verdopplung beider DNA-Stränge |
| G2 | 3 bis 4 Stunden | Kontrolle des Ergebnisses, Ausbesserung von Fehlpaarungen |
| M | etwa 1 Stunde | Trennung der Chromosomen, Durchschnürung der Zelle |
Richtwerte für rasch teilende menschliche Zellen in Kultur; im Gewebe verschieben sich vor allem die G-Abschnitte.
Kurz vor dem Übergang in die S-Phase liegt eine Stelle, ab der die Zelle den Vorgang nicht mehr abbricht: der Restriktionspunkt. Bis dorthin wird geprüft, ob genug Nährstoffe vorhanden sind, ob Wachstumssignale von außen anliegen und ob die Zelle groß genug ist. Fällt eine dieser Bedingungen weg, verharrt sie in einem Ruhezustand, der Wochen oder Jahre dauern kann.
In der G2-Phase wird der frisch kopierte Doppelstrang durchgesehen. Reparaturenzyme suchen nach Basen, die nicht zu ihrem Gegenüber passen, schneiden den fehlerhaften Abschnitt heraus und lassen ihn neu synthetisieren. Erst wenn dieser Durchgang abgeschlossen ist, wird die Teilung freigegeben. Die Kombination aus Korrekturfunktion der Polymerase und nachgeschalteter Reparatur drückt die Fehlerrate auf ungefähr einen falschen Baustein je Milliarde eingebauter Bausteine.
Der chemische Unterschied zwischen RNA und DNA ist winzig: Am Zuckerring der DNA fehlt an einer Position eine Hydroxylgruppe. Diese eine Abwandlung macht das Molekül beständiger und taugt damit für die dauerhafte Speicherung. Sie geschieht nicht von selbst, sondern in einer Reaktion, die auf ein Metallzentrum angewiesen ist.
| Eiweiß | Metall im Molekül | Aufgabe im Kopiervorgang |
|---|---|---|
| Ribonukleotid-Reduktase (Klasse I) | zwei Eisenatome | stellt Desoxyribonukleotide bereit |
| DNA-Primase | Eisen-Schwefel-Cluster | legt den kurzen Startabschnitt |
| DNA-Polymerase δ und ε | Eisen-Schwefel-Cluster, Zink | verlängern den neuen Strang |
| Helikasen der XPD-Familie | Eisen-Schwefel-Cluster | öffnen den Doppelstrang |
| Thymidinkinase | Zink | bereitet einen der vier Bausteine auf |
| Zinkfinger-Transkriptionsfaktoren | Zink | erkennen Sequenzabschnitte an der DNA |
Zusammenstellung nach strukturbiologischen Veröffentlichungen; die Liste ist nicht vollständig.
Die menschliche Ribonukleotid-Reduktase besteht aus zwei Untereinheiten. Die kleinere trägt zwei über Sauerstoff verbrückte Eisenatome und daneben einen Tyrosinrest, an dem ein ungepaartes Elektron sitzt. Bei jedem Umsatz wandert dieses Radikal über eine Kette von Aminosäuren rund 35 Ångström weit zur größeren Untereinheit, entfernt dort die Hydroxylgruppe und kehrt anschließend zurück. Der Weg ist einer der längsten bekannten Elektronentransfers innerhalb eines einzelnen Eiweißkomplexes.
Während Eisen die Reaktion trägt, sorgt Zink für Geometrie. In der Bindetasche einer DNA-Polymerase hält ein Zink-Ion die eintreffende Base und den Zuckerrest in der Lage, in der die Verknüpfung gelingt. Dieselbe Rolle spielt es in der Thymidinkinase und in mehreren Reparaturenzymen. Da der Organismus kein nennenswertes Zinkdepot führt, muss dieser Bestand laufend aus der Nahrung gedeckt werden.
Auf Verpackungen von Lebensmitteln und Nahrungsergänzungsmitteln stehen Prozentangaben, die sich auf feste Bezugswerte stützen. Für Zink sind das 10 mg pro Tag, für Eisen 14 mg. Beide Zahlen stehen in Anhang XIII der EU-Lebensmittelinformationsverordnung und gelten einheitlich für Erwachsene, unabhängig von Alter, Geschlecht und Lebensumständen.
| Lebensmittel (100 g) | Zink | Eisen |
|---|---|---|
| Auster | ca. 22 mg | ca. 5,8 mg |
| Kürbiskerne | ca. 7,0 mg | ca. 12,5 mg |
| Emmentaler | ca. 4,6 mg | ca. 0,3 mg |
| Rindfleisch, mager | ca. 4,3 mg | ca. 2,1 mg |
| Haferflocken | ca. 4,0 mg | ca. 5,4 mg |
| Linsen, getrocknet | ca. 3,7 mg | ca. 7,5 mg |
| Schweineleber | ca. 6,3 mg | ca. 18,0 mg |
| Vollkornbrot | ca. 1,8 mg | ca. 2,0 mg |
Durchschnittswerte aus Nährwerttabellen. Sorte, Herkunft und Zubereitung verschieben die Zahlen spürbar.
Die Tabellenspalte sagt, was auf dem Teller liegt, nicht was in den Kreislauf gelangt. Bei Eisen aus pflanzlichen Quellen liegt der aufgenommene Anteil häufig unter zehn Prozent, bei Häm-Eisen aus Fleisch deutlich darüber. Ascorbinsäure in derselben Mahlzeit erhöht die Quote messbar, weil sie das Ion in der besser löslichen Form hält. Gerbstoffe aus Schwarztee und Kaffee wirken in die andere Richtung.
Für Zink ist Phytinsäure der wichtigste Gegenspieler: Sie kommt in Getreide, Hülsenfrüchten und Ölsaaten vor und bindet das Ion im Darmlumen. Einweichen, Keimen und lange Sauerteigführung bauen einen Teil davon ab. Beide Elemente teilen sich außerdem Transportwege in der Darmwand, weshalb sehr hohe Einzeldosen des einen die Aufnahme des anderen dämpfen können.
Die Referenzwerte auf Etiketten sind Rechengrößen für die Vergleichbarkeit von Produkten. Fachgesellschaften nennen daneben eigene Zufuhrempfehlungen, die nach Lebensphase gestaffelt sind und bei Zink zusätzlich nach dem Phytatgehalt der üblichen Kost unterscheiden. Wer wissen möchte, wo er selbst steht, klärt das mit einer Arztpraxis — nicht anhand einer Prozentzahl auf der Rückseite einer Packung.
Jeder dieser Sätze gehört genau einem Element. Eine gemeinsame Formulierung für beide gibt es in der Unionsliste nicht, und ein Zusammenziehen wäre keine Verkürzung, sondern eine andere Aussage.
Weil die Einträge einzeln beantragt und einzeln begutachtet werden. Für Zink lag dem zuständigen EFSA-Gremium ausreichend Material zum Vorgang der DNA-Synthese vor, für Eisen wurde ein solcher Eintrag in der Unionsliste nicht aufgenommen. Aus dem Fehlen eines Satzes folgt keine Aussage über das Element, sondern nur, dass es dazu keine zugelassene Formulierung gibt.
In der üblichen Mischkost spielt das kaum eine Rolle, weil die Mengen klein und über den Tag verteilt sind. Bei hohen Einzeldosen aus Präparaten ist es beobachtet worden: Beide Ionen nutzen teilweise dieselben Transportproteine der Darmwand, sodass ein Überangebot des einen die Aufnahmequote des anderen senken kann. Wer beides ergänzt, bespricht die Verteilung sinnvollerweise in der Apotheke.
Nein. Serumzink schwankt nach Mahlzeiten und im Tagesverlauf; der Ferritinwert bildet Eisenspeicher ab, reagiert aber auch auf Entzündungsgeschehen. Beides sind Momentaufnahmen aus dem Blut, während der weitaus größte Teil beider Elemente in Geweben gebunden ist. Die Einordnung eines Laborbefunds gehört in ärztliche Hände.
Getrennt, jeweils bezogen auf das einzelne Element. Zulässig ist es, beide Angaben nacheinander aufzuführen; unzulässig ist eine Mischform, die beide Elemente in einem Satz zusammenfasst. Zusätzlich muss das Erzeugnis für jedes Element die in der Verordnung genannte Mindestmenge erreichen, damit die dazugehörige Angabe verwendet werden darf.
Aus veröffentlichten Nährwerttabellen und den Datenbanken staatlicher Untersuchungsstellen. Es sind Mittelwerte aus vielen Einzelmessungen. Bei pflanzlichen Lebensmitteln streuen die Werte stärker als bei tierischen, weil Bodenbeschaffenheit, Sorte und Erntezeitpunkt hineinspielen. In der Kauffassung ist zu jeder Zahl die Fundstelle angegeben.
Die Kauffassung setzt dort an, wo diese Seite endet: vollständiger Tabellenteil, Rechenwege für einzelne Tagesrationen, die Zufuhrempfehlungen nach Lebensphase und die Fundstelle zu jeder genannten Zahl.
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