Stoffwechsel

die Gesamtheit der chemischen Reaktionen im Organismus von Pflanzen, Pilzen, Tieren, Mensch und Mikroorganismen. Sie dienen dem Aufbau, Umbau und der Erhaltung der Körper- oder Zellsubstanz sowie der Aufrechterhaltung der Körper- oder Zellfunktionen. Dabei lassen sich grundsätzlich der Aufbau organischer Substanz (Anabolismus, Assimilation, Baustoffwechsel) und der Abbau organischer Substanz (Katabolismus, Dissimilation, Betriebsstoffwechsel) unterscheiden. Die Energie, die der Stoffwechsel benötigt, wird entweder durch Photosynthese (phototroph; bei Pflanzen und einigen Bakterien) oder durch den Abbau chemischer Verbindungen (chemotroph; bei Pilzen, Tieren, vielen Mikroorganismen) gewonnen. Stoffwechselreaktionen laufen stets unter Mitwirkung von Enzymen über eine lange Kette von Zwischenprodukten ab. Diese sind häufig verschiedenen Stoffwechselwegen gemeinsam, was den Sinn hat, dass sie entweder weiter zum Energiegewinn abgebaut oder als Substrat für den Aufbau von Substanzen dienen können. Hieraus ergibt sich eine enge Verknüpfung von Dissimilation und Assimilation. Außerdem wird die in chemischen Verbindungen enthaltene Energie infolge der Reaktionsketten in kleinen Schritten frei und in Form von ATP (Adenosintriphosphat) für den Organismus nutzbar.

Wichtige Substanzen des Stoffwechsels sind die Kohlenhydrate, Proteine und Fette. Beim Kohlenhydratstoffwechsel geht es u. a. um den Aufbau von Monosacchariden wie Glucose durch die Photosynthese, die Überführung in die Speicherform Glykogen und den Abbau von Glykogen zur Energiegewinnung, z. B. durch die Glykolyse. Als Zwischenprodukt entsteht hierbei Acetyl-Coenzym-A („aktivierte Essigsäure“), das entweder im Citronensäurezyklus weiter abgebaut wird oder in den Fettstoffwechsel eingeht und als Ausgangsprodukt für den Aufbau von Fetten genutzt wird. Der Abbau der Fette verläuft über Glycerin und Fettsäuren wiederum bis zum Acetyl-Coenzym-A, das auch als Zwischenprodukt im Proteinstoffwechsel beim Abbau der Aminosäuren auftritt.

Die Stoffwechselprozesse verlaufen in den Zellen oft räumlich getrennt, so dass sie einerseits gleichzeitig stattfinden, aber andererseits getrennt gesteuert werden können: Citronensäurezyklus und Atmungskette in den Mitochondrien, die Proteinsynthese an den Ribosomen, der Kohlenhydrataufbau und der Abbau, die Glykolyse, im Cytoplasma.