Aufbauender/abbauender Stoffwechsel

Der Stoffwechsel kann in zwei grundlegende Prozesse unterteilt werden: den aufbauenden (anabolen) und den abbauenden (katabolen) Stoffwechsel.

Anabolismus

Der aufbauende Stoffwechsel, auch als Anabolismus bezeichnet, umfasst eine Reihe von chemischen Reaktionen, bei denen kleinere Moleküle zu größeren und komplexeren Molekülen zusammengefügt werden. Ein gute Beispiel ist die Photosynthese der grünen Pflanzen und der Blaualgen: Aus (formal) sechs CO₂- und sechs H₂O-Molekülen entsteht ein größeres C₆H₁₂O₆-Molekül, Glucose.

$6 \ CO_2 + 6 \ H_2O \to C_6H_{12}O_6 + 6 \ O_2$

Solche aufbauenden Reaktionen sind endotherm und erfordern daher die Zufuhr von Energie. Bei der Photosynthese wird diese Energie in Form von Licht zugeführt.

Auch der Aufbau von Proteinen, Nucleinsäuren und Fetten erfordert Energie, allerdings sind die dabei ablaufenden chemischen Reaktionen wesentlich komplexer als die Glucose-Bildung bei der Photosynthese.

Obwohl, wie wir später noch sehen werden, ist die Photosynthese auch etwas komplexer, als die Reaktionsgleichung andeutet.

Der aufbauende Stoffwechsel spielt eine entscheidende Rolle beim Wachstum, der Reparatur von Gewebe und der Bereitstellung von Energiereserven.

Katabolismus

Der abbauende Stoffwechsel, auch als Katabolismus bezeichnet, beinhaltet den Abbau von größeren und komplexeren Molekülen zu kleineren Molekülen. Hierbei wird Energie freigesetzt, die für verschiedene lebenswichtige Prozesse genutzt werden kann.

Ein Musterbeispiel ist die aerobe Dissimilation oder Atmung, bei der Glucose mit Hilfe von Sauerstoff in Kohlendioxid und Wasser zerlegt wird:

$C_6H_{12}O_6 + 6 \ O_2 \to 6 \ CO_2 + 6 \ H_2O $

Auch dieser Prozess ist etwas komplexer, als die Reaktionsgleichung nahelegt. Ziel der Atmung ist natürlich nicht die Produktion von Kohlendioxid und Wasser, sondern die Bereitstellung von ATP, dem universellen Energiespeicher der Zellen.

Der abbauende Stoffwechsel ist entscheidend für die Energiegewinnung, die Aufrechterhaltung der Stoffwechselaktivität und die Exkretion von Abfallstoffen.

Zusammenwirken

In einem Schulbuch findet sich die Überschrift "Ohne Katabolismus kein Anabolismus". Damit soll angedeutet werden, dass es ohne den Energie gewinnenden abbauenden Stoffwechsel keinen aufbauenden Stoffwechsel geben kann. Der menschliche Körper kann die benötigten Verbindungen wie Proteine, Enzyme etc. nicht herstellen, wenn er keine Energie zur Verfügung hat. Diese Energie wird von dem abbauenden Stoffwechsel bereit gestellt.

Zusammenwirken zwischen Katabolismus und Anabolismus
Autor: Ulrich Helmich, Lizenz: siehe Seitenende

Diese einfache Graphik verdeutlicht das Zusammenspiel von Katabolismus (links) und Anabolismus (rechts). Der exotherme Katabolismus - hier aerober Abbau von Glucose - treibt den endothermen Anabolismus - hier Aufbau eines Proteins aus Aminosäuren - an.