53 Zellstoffwechsel 2.2 Auf- und abbauender Stoffwechsel Der Stoffwechsel ist die Gesamtheit aller biochemischen Prozesse von Lebewesen Wie sich Pflanzen und Tiere ernähren Pflanzen fressen, anders als Tiere, für gewöhnlich nichts. Woher bekommen sie dann die Energie, von der sie leben? Pflanzen stellen sich ihre Nahrung selbst her! In der Fotosynthese stellen Pflanzen mit Hilfe der Energie aus dem Sonnenlicht aus den energiearmen anorganischen Stoffen Wasser (H2O) und Kohlenstoffdioxid (CO2) Traubenzucker her. Dieser wird anschließend in vielfältige organische Stoffe umgebaut. Solche Organismen, die aus anorganischen Stoffen organische selbst herstellen können, bezeichnet man als Primärproduzenten. Pflanzen werden auch als autotroph4 oder selbsternährend bezeichnet. Tiere können im Gegensatz zu Pflanzen keine Fotosynthese betreiben, sondern müssen sich von anderen tierischen und pflanzlichen Lebewesen ernähren. Man bezeichnet Lebewesen, die organische Nährstoffe aus der Umwelt aufnehmen daher als heterotroph5 oder fremdernährend. Die Nahrungsaufnahme kann in Form von fester Nahrung erfolgen (wie bei vielen Tieren), aber auch in gelöster Form (zB bei Pilzen). Abb.12: Die heterotrophe Kuh ernährt sich von autotrophen Pflanzen. Abb.13: Pilze, wie hier der Pinselschimmel Penicillium sp., ernähren sich wie die Tiere heterotroph. 4 autotroph: autos (griech). = selbst, trophe (griech.) = Ernährung 5 heterotroph: heteros (griech.) = andere Pflanzen sind autotroph, Tiere sind heterotroph Die Verdauung der Nahrung, der Transport von Sauerstoff in unserem Blut, der Aufbau von Muskelgewebe oder der Abbau von Fettgewebe – all diese Prozesse sind Teil des menschlichen Stoffwechsels. Der Stoffwechsel oder Metabolismus1 ist ein essenzielles Merkmal aller Lebewesen und bezeichnet die Gesamtheit aller lebenserhaltenden chemischen Prozesse, die in Lebewesen ablaufen. Alle Lebewesen müssen, um ihre Lebensvorgänge aufrecht zu erhalten, ihrer Umwelt freie Energie und Stoffe entziehen, die sie zum Leben brauchen. Daher stehen Lebewesen mit ihrer Umwelt in einem konstanten Stoff- und Energieaustausch. Ähnlich dem Benzin, mit dem man ein Auto betanken muss, damit es fährt, werden aufgenommene Stoffe als „Treibstoff“ oder Energieträger eines Lebewesens für seine Lebensprozesse genutzt. Man nennt diesen Teil des Stoffwechsels den Betriebsstoffwechsel. Gleichzeitig wird ein Teil der aufgenommenen Stoffe nicht für den Betrieb von Prozessen, sondern als Baustoff dafür benutzt, dass Lebewesen wachsen und ihren Körper erhalten können. Die aufgenommenen Stoffe dienen also auch als Rohmaterial im Baustoffwechsel. Dabei erfolgt in einem Lebewesen ein ständiger Auf-, Um- und Abbau von Stoffen. All jene Vorgänge, die dazu führen, dass körpereigene, komplexe Moleküle aufgebaut werden, gehören zum Anabolismus2. Die Umwandlung aufgenommener körperfremder Stoffe in körpereigene Stoffe wird als Assimilation bezeichnet. Viele anabolische Prozesse dienen dazu, Gewebe und Organe aufzubauen, wie zB die Zunahme von Muskelmasse oder die Mineralisation von Knochen. Auch die Fotosynthese (siehe S. 56 ff.) ist Teil des Anabolismus. Zum Katabolismus3 gehören im Gegensatz dazu sämtliche abbauenden Stoffwechselprozesse eines Lebewesens, bei denen komplexe Moleküle zu einfacheren abgebaut werden. Der Abbau energiereicher Stoffe zur Energieversorgung wird als Dissimilation bezeichnet. Durch den Abbau wird Energie für andere Prozesse freigesetzt. Dazu gehören zB die Zellatmung (siehe S. 63 ff.) und Gärungsprozesse wie die alkoholische Gärung (siehe S. 70 f.). 1 Metabolismus: meta (griech.) = zusammen mit, metabolismo (griech.) = Umwandlung, Stoffwechsel; bezeichnet die Gesamtheit aller chemischen Prozesse in Lebewesen 2 Anabolismus: aná (griech.) = hinauf, an; aufbauender Stoffwechsel 3 Katabolismus: katá (griech.) = herab; abbauender Stoffwechsel Lebewesen nützen die aufgenommenen Stoffe als Betriebsstoffe oder als Baustoffe Stoff- und Energieumwandlung Alle Lebewesen müssen die Stoffe und die Energie, die sie zum Leben brauchen, aus ihrer Umwelt aufnehmen. Im Stoffwechsel eines Lebewesens werden die aufgenommenen Stoffe als Betriebs- und Baustoffe verwendet. 10 µm Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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