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Stoffwechselbiologie

In uns Lebewesen finden andauernd chemische Reaktionen statt. Sie zu erforschen ist Aufgabe der Stoffwechselbiologie.

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Themenübersicht in Stoffwechselbiologie

Stoffwechselbiologie

Die Stoffwechselbiologie beinhaltet viele biochemische und zellbiologische Themen. Sie befasst sich mit allen chemischen Umsätzen von Stoffen, die in Lebewesen stattfinden. Der Aufbau und die Organisation jeder einzelnen Zelle ist an ihre spezifischen chemischen Aufgaben im Stoffwechsel angepasst. Stoffe für den Stoffwechsel werden von der Zelle aktiv zu den Bestandteilen der Zelle transportiert, an denen sie benötigt werden. Auch wird gesteuert, welche Moleküle wann genau in die Zelle oder ein Organell hinein oder heraus können. Natürlich wird auch das Ablesen der Erbinformationen im Zellkern gesteuert. Aus den genetischen Informationen im Zellkern werden übrigens auch Enzyme hergestellt, welche wiederum andere Stoffwechselwege steuern oder ermöglichen. Für all diese Aufgaben einer Zelle wird Energie benötigt, daher existieren zentrale Stoffwechselwege, welche Energie gewinnen oder energiereiche Stoffe hervorbringen. Grundlage all dessen sind die Biomoleküle. zelle.jpg

Biochemische Grundlagen

Die Grundlage aller Stoffwechselreaktionen sind die Biomoleküle. Zu ihnen gehören Fette, Kohlenhydrate, Nukleinsäuren und Proteine. Sie gehören alle zu den organischen Molekülen und übernehmen unterschiedliche Aufgaben in den Stoffwechselsystemen einer Zelle. Zu den Proteinen gehören zu Beispiel auch die Enzyme. Das sind biologische Katalysatoren, die die Aktivierungsenergie von Reaktionen vermindern. Dadurch ermöglichen sie das Ablaufen vieler Reaktionen erst. Außerdem kann durch ihre Anwesenheit oder Abwesenheit gesteuert werden, welche Reaktion zu welchem Zeitpunkt in der Zelle ablaufen können. Enzym-Substrat-Komplex.jpg

Energiebindung und Energiefreisetzung

Gerade Reaktionen die am Aufbau großer Moleküle beteiligt sind, benötigen Energie. Welche übrigens nicht hergestellt oder verbraucht werden kann. Stattdessen wird sie durch Energieumwandlung für die Reaktionen in der Zelle nutzbar gemacht. In heterotrophen Organismen wie Tieren und Menschen kommt diese Energie aus der Nahrung. In Form der Zuckers Glukose wird sie in der Zellatmung oxidiert und die gewonnen Energie wird in ATP gespeichert. ATP kann nun bei vielen anderen Reaktionen als Energielieferant genutzt werden. Die Zellatmung läuft in den Mitochondrien statt. Anders als Tiere sind Pflanzen autotroph. Streng genommen bedeutet dies, dass sie die Stoffe für die Zellatmung selbst herstellen. Das tun sie mit Hilfe des Sonnenlichts in der Photosynthese. Durch Oxidation und Reaktion wird mit Hilfe der Energie aus dem Licht Glukose aus kleineren Kohlenstoff Atomen hergestellt. Der Stoffwechselweg der Photosynthese findet in den Chloroplasten statt. Die Glukose aus der Photosynthese wird anschließend in die Mitochondrien transportiert, denn auch Pflanzen betreiben Zellatmung.