Prinzipien des Stoffwechsels

Stoffwechsel: das große Ganze

Stoffwechsel (Metabolismus) ist die Gesamtheit aller chemischen Reaktionen, die in einem Organismus ablaufen. Das klingt nach einer trockenen Definition – dahinter steckt aber ein faszinierender Gedanke: In jeder deiner Zellen laufen in diesem Moment tausende Reaktionen gleichzeitig ab, und sie sind nicht zufällig, sondern zu einem hochgeordneten Netz verknüpft. Stoffwechsel ist also weit mehr als „Verbrennung”: Es geht ums Bereitstellen von Energie, aber genauso ums Aufbauen, Umbauen und Abbauen körpereigener Moleküle.

Grundsätzlich lassen sich alle Stoffwechselwege in zwei Richtungen einteilen. Beim Katabolismus werden größere Moleküle abgebaut – dabei wird Energie frei. Das klassische Beispiel ist der Abbau von Glukose (C₆H₁₂O₆) zu Kohlendioxid (CO₂) und Wasser (H₂O). Beim Anabolismus werden aus kleineren Bausteinen größere körpereigene Moleküle aufgebaut – dafür wird Energie benötigt, etwa beim Aufbau von Proteinen, Nukleinsäuren oder Speicherstoffen wie Glykogen.

Damit dieses Nebeneinander geordnet funktioniert, braucht die Zelle drei Dinge: Enzyme, die Reaktionen überhaupt erst schnell genug machen, Regulationsmechanismen, die entscheiden, welche Wege gerade laufen sollen, und universelle Überträger für Energie und Elektronen. Die beiden wichtigsten Überträger wirst du in diesem Kapitel immer wieder treffen: ATP als kurzfristigen Energieträger und NAD⁺ als Elektronentransporter. Sie sind das Bindeglied, das tausende Einzelreaktionen zu einem funktionierenden Gesamtsystem verknüpft.