am Puls Biologie 5, Schulbuch

59 Zellstoffwechsel Bis jetzt hast du die Zellatmung als den Abbau eines bestimmten Zuckers, der Glukose, kennen- gelernt. Wie werden andere Kohlenhydrate sowie Proteine und Fette abgebaut? In Kapitel 4 wird näher besprochen, wie die auf- genommene Nahrung im Verdauungssystem in ihre Grundbausteine, die Monosaccharide , Ami- nosäuren und Fettsäuren plus Glycerol zerlegt wird. Diese Bausteine werden von den Zellen aufgenommen. Nun können sie entweder zu grö- ßeren Molekülen zusammengesetzt werden, die die Zelle benötigt, oder sie können direkt für die Energiefreisetzung verbraucht werden. Der Stoff- wechsel der einzelnen Bausteine ist dabei eng vernetzt ( k Abb. 22). Aminosäuren werden an verschiedenen Stellen der Zellatmung eingeschleust. Die Aminosäure Alanin zB kann direkt in Pyruvat umgewandelt und im Citratzyklus abgebaut werden. Die Fettsäuren und Glycerol sind die Endproduk- te der Fettverdauung im Dünndarm. Sie werden über das Lymphsystem und das Blut zu den Zel- len des Körpers transportiert (siehe Kapitel 4.6). Glycerol wird sofort in der Glykolyse abgebaut. Fettsäuren hingegen werden schrittweise zu Acetyl-CoA abgebaut und in den Citratzyklus ein- geschleust. Beim Abbau von Fettsäuren werden viele Elektronen frei – Fette sind also enorm energiereich. Andere Bausteine, die bei den Zwischenschritten des Citratzyklus gebildet werden, können auch als Baustoffe verwendet werden, anstatt weiter abgebaut zu werden. Der Citratzyklus ist also ein zentraler Kreislauf, der sowohl für den Abbau von Molekülen zur Energiefreisetzung als auch für die Bereitstellung von Bausteinen für den aufbauenden Stoffwechsel wichtig ist. Unsere Fettzellen können ebenso aus Kohlen- hydraten Fette herstellen. So kann aus über- schüssigen Nährstoffen ein Energiedepot ange- legt werden. Allerdings funktioniert diese Reaktion nicht in die umgekehrte Richtung. Wir können aus Fett keine Kohlenhydrate bilden. Nur Pflanzen können aus Acetyl-CoA Pyruvat bilden, Tieren fehlt dazu ein Enzym ( k Abb. 22). Der Citratzyklus dient zur Energie- freisetzung, aber er stellt auch Bau- steine für den auf- bauenden Stoff- wechsel zur Verfügung Abb. 22: Vernetzter Stoffwechsel. Stoffwechselprozesse Nahrungsbestandteile sind eng vernetzt. bei Pflanzen, nicht bei Tieren Citratzyklus Pyruvat Acetyl-CoA Glukose Atmungskette Polysaccharide (Vielfachzucker) Glycerol Lipide (Fette) Fettsäuren manche Aminosäuren manche Aminosäuren manche Aminosäuren Purine (Nukleinsäuren) Proteine Purine (Nukleinsäuren) i Pflanzen, icht bei Tieren Aminosäuren-, Fett- und Kohlenhydratstoffwechsel hängen eng zusammen Basiskonzept Steuerung und Regelung: Wenn in den Zellen bereits genügend ATP vorhan- den ist, verläuft die Glykolyse langsamer und der Citratzyklus wird entlastet. Das Prinzip der negativen Rückkopplung sorgt dafür, dass Stoffwechselreaktionen nur ablaufen, wenn sie notwendig sind. Viele Stoffwechselreaktionen laufen nur dann ab wenn sie notwendig sind, d. h., wenn ihre Produk- te gebraucht werden. Deshalb gibt es im Stoff- wechsel eine fein abgestimmte Steuerung. Du hast das Prinzip der negativen Rückkopplung bereits am Anfang dieses Kapitels kennen ge- lernt (siehe S. 44). Mithilfe dieses Prinzips wird beispielsweise in Hefezellen die Glykolyse ge- steuert. Das Enzym Phosphofructokinase ist da- für verantwortlich. Es wird durch die Anwesen- heit von ATP gehemmt. Je mehr ATP vorliegt, umso langsamer läuft die Glykolyse ab. Das ist ein geniales Prinzip, weil es dadurch zu keinem Rückstau in der Zellatmung kommen kann. Ein solcher würde unweigerlich entstehen, wenn andauernd neue Glukose gespalten wird. Auf diese Weise wird der Citratzyklus entlastet. Die Regulation des Stoffwechsels erfolgt an vie- len weiteren Stellen. Die Hemmung der Glykolyse durch Phosphofructokinase ist nur ein Beispiel von unzähligen. Tatsächlich wird der Stoffwech- sel durch ein ganzes Netzwerk von Wechselwir- kungen reguliert. Genaue Regulierung bewirkt, dass Stoff- wechselreaktionen nur dann ablaufen, wenn sie notwendig sind Steuerung und Regelung Die Zellatmung wird genau reguliert Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv