Zellstoffwechsel

Der Stoffwechsel oder der Metabolismus (griechisch μεταβολισμός, metabolismós „Stoffwechsel“, mit lateinischer Endung versehen) steht für die Aufnahme, den Transport und die chemische Umwandlung von Stoffen in einem Organismus sowie die Abgabe von Stoffwechselendprodukten an die Umgebung. Handelt es sich im ersten Fall um Fremdstoffe, so spricht man auch von Fremdstoffmetabolismus. Diese biochemischen Vorgänge (zum Beispiel innere und äußere Atmung, Transportvorgänge, Ernährung) dienen dem Aufbau und der Erhaltung der Körpersubstanz (Baustoffwechsel) sowie der Energiegewinnung (Energiestoffwechsel) und damit der Aufrechterhaltung der Körperfunktionen. Wesentlich für den Stoffwechsel sind Enzyme, die chemische Reaktionen katalysieren. Die Erforschung des Stoffwechsels erfolgt vor allem mit Methoden der Physiologie und Biochemie.

Den Stoffwechsel kann man auch als Austausch von freier Energie oder Ordnung verstehen. Lebewesen erhöhen in sich die Ordnung (Zunahme negativer Entropie) auf Kosten der Erhöhung von Unordnung, also einer Erhöhung der Entropie, in der Umgebung. Man hat Lebewesen deshalb auch als Negentropen bezeichnet.

Erwin Schrödinger hat darauf hingewiesen, dass der Ausdruck Stoffwechsel missverständlich ist. Man könne meinen, es handele sich um einen Austausch von Stoffen („Jedes Atom Stickstoff, Sauerstoff, Schwefel usw. ist ebenso viel wert wie jedes andere seiner Art; was ließe sich durch ihren Austausch gewinnen?“^[1]). Tatsächlich ist aber eine chemische Veränderung von Stoffen gemeint.

Stoffwechselvorgänge zugeordnet nach Bereichen

Einteilung nach der Funktion der Stoffwechselreaktion im Organismus

• Baustoffwechsel – Aufbau von Stoffen, aus denen der Organismus besteht
• Hungerstoffwechsel – Anpassung des Organismus an geringes Nahrungsangebot
• Energiestoffwechsel – exergone chemische Umsetzungen zum Zweck der Energiegewinnung
• Eisenstoffwechsel
• Glukose-Stoffwechsel
• Aminosäure-Stoffwechsel
• Assimilation – Umbau organismenfremder Stoffe in organismeneigene Stoffe
• Dissimilation – Abbau organismeneigener Stoffe, meistens zum Zweck der Energiegewinnung
• Biotransformation – Abbau und Entfernung schädlicher organismeneigener und -fremder Stoffe

Einteilung nach der Komplexitätsänderung von Molekülen

• Stoffaufbau (Anabolismus)
• Stoffabbau (Katabolismus)
• Stoffumbau (Metabolismus)

Beispiele für Stoffwechselvorgänge

In der Photosynthese wandeln spezifische Stoffwechselvorgänge (in der Regel die des Calvin-Zyklus), unter Verwendung der Energie des Lichts, Kohlenstoffdioxid (bei Landpflanzen aus der Luft stammend), Wasser und andere Ausgangsstoffe in Stoffe um, die entweder sofort dem weiterem Aufbau und Wachstum des Organismus dienen oder gespeichert werden, zum Beispiel Kohlenhydrate. Diese Reservestoffe können später im Baustoffwechsel oder im Energiestoffwechsel verarbeitet werden.

Tiere verstoffwechseln (metabolisieren) bei ihrer Verdauung andere Organismen oder deren Speicherstoffe (etwa Kohlenhydrate, Proteine oder Fette).

Siehe auch

• Stoff- und Energiewechsel
• Metabolom
• Tumor-Metabolom
• Pasteur-Effekt
• Stoffwechselstörung
• Stoffwechselprodukt
• Metaboliten
• Chemotrophie
• Spurenelement
• Bioflavonoide
• Ausscheidung
• Genwirkkette

Einzelnachweise

1. ↑ Erwin Schrödinger: Was ist Leben - Die lebende Zelle mit den Augen des Physikers betrachtet. Deutschsprachige Ausgabe der englischsprachigen Originalausgabe What is life? von 1944, 5. Auflage. Piper Verlag, München 2001, ISBN 3-492-21134-8, S. 125

Weblinks

• Interactive flow chart of the major metabolic pathways (engl.)
• Biochemistry of Metabolism (engl.) – umfassende Informationen zu den biochemischen Aspekten des Themas Stoffwechsel
• Arbeitsgemeinschaft für Pädiatrische Stoffwechselstörungen – Wissenswertes zu Erkrankungen des Stoffwechsels
• Society for the Study of Inborn Errors of Metabolism
• Roche's "Biochemical Pathways" als "Landkarte" zum Navigieren