Stoffwechsel

Synonym: Metabolismus
Englisch: metabolism

1 Definition

Unter Stoffwechsel versteht man den Transport und die chemische Umwandlung von Stoffen in einem lebenden Organismus.

2 Hintergrund

Stoffwechsel ist eine unabdingbare Voraussetzung für die Erhaltung der physischen Integrität und die Reproduktion von Lebewesen. Er dient zum einen der Energiegewinnung, zum anderen dem Transport und der biochemischen Umwandlung aufgenommener Nahrungsbestandteile durch Enzyme und Coenzyme.

Enzyme katalysieren im Stoffwechsel chemische Reaktionen, die nicht spontan ablaufen. Aus unterschiedlichen Edukten werden dabei körpereigene Moleküle mit spezifischen Aufgaben erzeugt, aber auch nicht weiter verwertbare Stoffwechselprodukte, die ausgeschieden werden. Bei den synthetisierten Produkten handelt es sich um Peptide bzw. Proteine, deren Struktur durch die DNA kodiert ist, sowie um Kohlenhydrate (z.B. Glykogen) oder Lipide (z.B. Phospholipide).

Die Reaktionspfade, die dabei eingeschlagen werden, bezeichnet man als Stoffwechselwege. Sie vollziehen sich meist über mehrere Zwischenschritte, bei denen verschiedene Stoffwechselintermediate anfallen. Durch vermehrte Expression von Enzymen kann die Geschwindigkeit dieser Prozesse und damit die Stoffwechselrate gesteigert werden. Die teilweise sehr komplexen Abläufe und ihre Steuerung sind der Gegenstand der Metabolomik.

Die Verstoffwechselung von Substanzen im Hinblick auf ihre Ausscheidbarkeit nennt man Biotransformation.

3 Einteilung

Der Begriff "Stoffwechsel" kann nach verschiedenen Aspekten untergliedert werden.

3.1 …nach Art des Stoffwechsels

• Anaboler Stoffwechsel (Anabolismus): Aufbau chemischer Verbindungen
• Kataboler Stoffwechsel (Katabolismus): Abbau chemischer Verbindungen
• Intermediärstoffwechsel: Schnittstelle zwischen anabolen und katabolen Vorgängen

3.2 ...nach Intensität

• Hypometabolismus: verminderte Stoffwechselaktivität
• Hypermetabolismus: gesteigerte Stoffwechselaktivität

3.3 …nach Priorität

• Primärstoffwechsel
• Sekundärstoffwechsel

3.4 …nach Stoffgruppen

• Aminosäurestoffwechsel
• Proteinstoffwechsel
• Fettstoffwechsel
• Kohlenhydratstoffwechsel
• Eisenstoffwechsel
• Calciumstoffwechsel

3.5 …nach Organ

• Gehirnstoffwechsel
• Leberstoffwechsel

3.6 …nach Rahmenbedingungen

• Hungerstoffwechsel
• Ruhestoffwechsel

3.7 ...nach Funktion

• Energiestoffwechsel

4 Biologie

4.1 Pflanzen

Stoffwechselvorgänge wandeln z.B. in der Photosynthese unter Verwendung der von Licht eingestrahlten Energie Kohlendioxid (meistens aus der Luft stammend), Wasser und andere Ausgangsstoffe in Stoffe um, die entweder sofort weiterem Aufbau und Wachstum des Organismus dienen oder die gespeichert werden.

4.2 Tiere

Tiere verstoffwechseln bzw. metabolisieren bei ihrer Verdauung andere Organismen oder deren Speicherstoffe (etwa Proteine beim Eiweißstoffwechsel, Fette beim Lipidstoffwechsel oder Kohlenhydrate beim Kohlenhydratstoffwechsel).

5 Klinik

Pathologische Stoffwechselabläufe sind die Grundlage der Stoffwechselerkrankungen. Um Rückschlüsse auf die Funktion von Stoffwechselprozessen im menschlichen Körper zu ziehen zu können, bedient man sich der Stoffwechseldiagnostik. Dabei werden verschiedene Zwischen- und Endprodukte des Stoffwechsels labordiagnostisch gemessen und interpretiert.