47 Zellstoffwechsel 2.1 Energie und Enzyme Alle Lebewesen benötigen Energie zum Leben Kennst du das Gefühl, wenn du länger nichts gegessen hast und dein Magen knurrt? Dein Körper sendet Signale, um dich darauf hinzuweisen, dass er Energie zum Leben benötigt. Aber warum macht er das eigentlich und wozu braucht dein Körper Energie? Die Antwort ist einfach: Alle Lebewesen, wie auch wir Menschen, müssen Energie aus ihrer Umwelt aufnehmen, um lebenswichtige Prozesse aufrechtzuerhalten. Lebewesen sind also offene Systeme. Das heißt, sie stehen mit ihrer Umwelt in ständigem Austausch. Die Energie kann dabei in chemischen Verbindungen gespeichert sein. Wir Menschen setzen zB chemische Energie aus unserer Nahrung frei und nutzen sie unter anderem dazu, um uns zu bewegen. Wir wandeln die chemische Energie in kinetische Energie1 (Bewegungsenergie) um. Lebewesen sind also Energieumwandler. Nicht nur Lebewesen, sondern alles, was sich bewegt, hat kinetische Energie. Daher können auch Moleküle selbst kinetische Energie besitzen, wenn sie sich bewegen. Beim Zusammenstoß mit anderen Teilchen übertragen Moleküle die kinetische Energie, wenn sie diese in Bewegung setzen. Die chemische Energie einer Verbindung ist eine Form der potenziellen Energie2. Diese beruht auf der Anordnung der Atome innerhalb eines Moleküls der Verbindung, wobei manche Anordnungen energiereicher sind als andere. Eine besondere energiereiche Verbindung ist das ATP. 1 kinetische Energie: kín _ esis (altgriech.) = Bewegung; Bewegungsenergie 2 potenzielle Energie: potentia (lat.) = Macht, Vermögen; Lageenergie Lebewesen können Energie umwandeln Stoff- und Energieumwandlung Um Abläufe wie Bewegung, Zellstoffwechsel und Wachstum etc. aufrecht zu erhalten, muss ständig Energie von außen zugeführt werden. Je nach Bedarf wird die Energie in andere Energieformen umgewandelt. ATP ist die universelle Energiewährung aller Lebewesen Die chemische Energie von ATP (Adenosintriphosphat) ist in der Biologie von größter Bedeutung. Verschiedene Lebewesen wie Bakterien, Pflanzen, Tiere und auch der Mensch nutzen ATP, um chemische Energie kurzfristig zu speichern und ihre Lebensvorgänge damit anzutreiben. 3 Ribose: ein Zuckermolekül mit 5 C-Atomen 4 Hydrolyse: hydor (griech.) = Wasser, lýsis (griech.) = Auflösung; Aufspaltung einer chemischen Bindung durch Reaktion mit Wasser Im Molekül ATP kann chemische Energie gespeichert werden Abb.1: Adenosintriphosphat. Chemische Struktur eines ATP-Moleküls und seine Spaltung in ADP und Phosphat. Adenosintriphosphat besteht aus 3 Phosphatresten (gelb), einer Ribose (violett), und einem Adeninrest (grün). Adenin ist ein Molekül, das außerdem als Nukleinbase in der DNA eine wichtige Rolle spielt. „energiereiche Bindung“ durch Ladungshäufung Struktur von Adenosintriphosphat Hydrolyse4 von ATP Symbole Phosphatgruppen Adenosintriphosphat (ATP) Adenosindiphosphat (ADP) anorganisches Phosphat Ribose3 Adenin Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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