Stoffwechsel

Stoffwechsel, auch Metabolismus, bezeichnet die Gesamtheit der chemischen Reaktionen, die im Organismus ablaufen, um Stoffe zu gewinnen, aufzubauen und zu ersetzen. Er umfasst zwei zentrale Teilprozesse: den Katabolismus, der komplexe Moleküle in einfachere Bausteine und Energie zerlegt; und den Anabolismus, der mittels Energieaufwand aus einfachen Bausteinen neue Moleküle synthetisiert. Diese Reaktionen ermöglichen Wachstum, Reparatur, Fortpflanzung und Anpassung an Umweltbedingungen.

Wesentliche Energiequelle ist die Adenosintriphosphat (ATP). Reduktionsäquivalente wie NADH/NADPH speichern und übertragen Energie. In den meisten Organismen laufen zentrale Stoffwechselwege ab: In der Zellatmung werden aus Glukose Energie gewonnen (Glykolyse, Citratzyklus, oxidative Phosphorylierung); in Pflanzen zusätzlich die Photosynthese. In eukaryotischen Zellen finden viele Reaktionsabläufe in Organellen statt (Mitochondrien, Plastiden); Prokaryoten nutzen Cytosol und Zellmembran für Energieumwandlungen.

Der Stoffwechsel wird durch Enzyme beschrieben; Regulierungsmechanismen wie Rückkopplung, allosterische Hemmung, Hormone (z. B. Insulin, Glukagon) steuern die Flüsse der Stoffwechselwege; Temperatur, pH-Wert und Nährstoffverfügbarkeit beeinflussen ihn.

Stoffwechsel ist eng mit Gesundheit verknüpft; gestörte Stoffwechselwege können zu Erkrankungen wie Diabetes mellitus, Adipositas oder anderen Stoffwechselstörungen führen. Das Fachgebiet umfasst biochemische Grundlagen, Physiologie und Krankheitslehre und wird interdisziplinär in Biologie, Medizin und Ernährung untersucht.