Begegnungen mit der Natur 5, Schulbuch

51 Der Begriff Stoffwechsel bezeichnet den Stoff- und Energieaustausch der Organismen mit ihrer Umwelt. Unter Assimilation versteht man den Aufbau energiereicher organischer Stoffe aus energiearmen anorganischen Stoffen. Alle Lebewesen brauchen zur Aufrechterhaltung ihrer Lebensfunktionen Energie . Sie wird beim Abbau energiereicher organischer Stoffe freigesetzt ( Dissimilation ). Autotrophe Lebewesen stellen diese energiereichen organi­ schen Stoffe selbst her. Fotoautotrophe Organismen wandeln bei der Foto- synthese Lichtenergie in chemische Energie um. Chemoautotrophe Organis­ men beziehen die Energie, die zum Aufbau organischer Stoffe notwendig ist, aus bestimmten chemischen Reaktionen. Heterotrophe Lebewesen nehmen energiereiche organische Stoffe mit der Nahrung auf. Abgeschlossene Systeme können mit ihrer Umgebung weder Energie noch Stoffe austauschen. Geschlossene Systeme stehen mit ihrer Umgebung im Energieaustausch. Zellen sind offene Systeme . Sie können sowohl Stoffe als auch Energie aus ihrer Umgebung aufnehmen bzw. an diese abgeben. Unter ständiger Stoff- und Energiezufuhr finden permanent Stoffumsetzun­ gen statt, wodurch sich nie ein thermodynamisches Gleichgewicht einstellen kann. Aufgrund eines bestimmten Verhältnisses zwischen Stoffaufnahme und Stoffabgabe bleiben die Zellen in einem stabilen Zustand ( Fließgleichge- wicht ). Energie, die durch Dissimilation freigesetzt wird, wird nicht unmittelbar für die diversen Lebensvorgänge genutzt, sondern zum Aufbau von ATP aus ADP und P verwendet. Wird Energie benötigt, wird das energiereiche ATP wie­ der zum energieärmeren ADP und P umgewandelt. Alle Stoffwechselvorgänge erfolgen unter Mitwirkung von Enzymen . Sie machen Stoffe reaktionsfähig und ermöglichen, dass alle Stoffwechselvor­ gänge bei normaler Körpertemperatur ablaufen können. Enzyme bestehen größtenteils aus Proteinen. Sie sind substrat- und wirkungsspezifisch . Gene­ rell unterscheidet man zwischen Stoffwechsel- und Verdauungsenzymen . Die Fotosynthese ist der wichtigste biochemische Prozess der Erde. Dabei wird Sonnenenergie von den Chloroplastenfarbstoffen (hauptsächlich Chloro- phyll ) absorbiert und in chemisch gebundene Energie ( Traubenzucker ) über­ geführt. In dieser Form ist die Energie für Lebewesen nutzbar. Da nur foto­ autotrophe Lebewesen zur Fotosynthese befähigt sind, bilden sie als Produzenten die Lebensgrundlage für Konsumenten und Destruenten. Unter aeroben Bedingungen wird Glucose unter Energiefreisetzung zu den energiearmen Endprodukten Kohlenstoffdioxid und Wasser abgebaut ( Zellatmung ). Unter Sauerstoffabschluss erfolgt die Energiefreisetzung durch Gärung oder anaerobe Atmung. Bei Gärungsprozessen wird das Substrat nur teilweise abgebaut, weshalb die Endprodukte noch einen relativ hohen Energiegehalt aufweisen. Durch anaerobe Atmung erfolgt ein vollständiger Abbau des Substrats – als Elektronenakzeptoren dienen zB Nitrate, Nitrite oder Sulfate. Überblick Stoffwechselphysiologie Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv