Der Stoffwechsel verknüpft Auf-, Ab- und Umbauvorgänge im Organismus: -- Einerseits liefert der Abbau (Katabolismus: Exergone Prozesse setzen Energie frei) neben Endprodukten (wie CO2, H2O und NH3) energiereiche Phosphate (ATP) - Elektronenübertragung in der Atmungskette spielt dabei eine zentrale Rolle -- andererseits synthetisiert der Anabolismus aus organischen Bausteinen (Zucker, Aminosäuren..) größere Moleküle (Proteine, Polysaccharide, Lipide, Nukleinsäuren) - die zugrundeliegenden endergonen Prozesse liegen thermodynamisch ungünstig, d.h. sie konsumieren Energie. Als Energiespeicher dienen vor allem Glykogen (Leber- und Muskelzellen) und Neutralfette (Fettzellen). Glykolyse bis zur Brenztraubensäure (Pyruvat) liefert auch ohne Sauerstoff Energie (anaerob), wesentlich rascher als im aeroben Weg, allerdings nur für kurze Zeit und um den Preis der Laktazidose (Ansäuerung durch Milchsäure). Die weitere "Verbrennung" bis zu Kohlendioxid erfolgt unter Verbrauch von Sauerstoff (Mitochondrien) und ist viel ertragreicher als der anaerobe Weg, benötigt aber mehr Zeit für seinen Ablauf. Die ATP-Synthese in den Mitochondrien erfolgt mittels Enzymen der Atmungskette. Diese bauen einen pH-Gradienten auf, der die ATP-Synthese antreibt: Sie nutzt die Diffusion von Protonen zum Aufbau von ATP. Dabei wird Sauerstoff für die Oxidation von Nahrungsstoffen benötigt, Elektronen werden für die Energiegewinnung frei und auf Sauerstoff übertragen - das Resultat ist “Oxidationswasser” (~0,3 Liter pro Tag). Für den Körper gilt: Die Größe des Energieumsatzes ist proportional der Hautoberfläche (Wärmeverlust!), dieser Betrag dient auch zur Normierung physiologischer Größen wie des cardiac index (~3 l/min/m2) oder der glomerulären Filtration (~120 ml/min/1,73 m2). |
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