Allgemeine Mikrobiologie

7.1GrundmechanismendesStoffwechselsundderEnergieumwandlung 195
7.1 GrundmechanismendesStoffwechselsund
derEnergieumwandlung
BeiderBesprechungdesKohlenstoffkreislaufs(Kap.1.6.1)hattenwirzwei
gegenläufigeProzesseeinandergegenübergestellt:DiePhotosynthese,bei
derKohlendioxidfixiertundSauerstofffreigesetztwird,unddieMineralisationderorganischenSubstanz,beiderSauerstoffverbrauchtwirdund
Kohlendioxidentsteht.BereitsJ.R.Meyer(1848)formulierte:„DiePflanzennehmeneineKraft,dasLicht,aufundbringeneineKrafthervor,die
chemischeDifferenz“(„Kraft“stehtimSinnevon„Energie“).
Durch Photosynthese wird die Strahlungsenergie der Sonne in chemischeEnergieumgewandelt.DabeiwirdWasserinSauerstoffundWasserstoffgespaltenundletztererdurchBindunganKohlenstoff(ausdem
Kohlendioxid) überwiegend in Form von Kohlenhydraten stabilisiert
(Abb. 7.1).PflanzenfixierensodiegeschaffenePotenzialdifferenzzwischen
Wasserstoff und Sauerstoff, die die Energiequellefür alle aerob
atmenden, organotrophen Lebewesen ist. Diese lösen den Wasserstoff
wiederausseinerKohlenstoffbindungundsetzenihnmitSauerstoffin
einerbiochemischenKnallgasreaktionum.BeidieserOxidationdesWasserstoffswirddiefreiwerdendeEnergieportionsweiseinbiochemische
Energieumgewandelt.
Zellen sind auf laufende Energiezufuhr angewiesen und nutzen die
NährstoffeihrerUmgebungoder,inNotzeiten,dieeigenenSpeicherstoffe
alsEnergiequellen.InderZellewerdendieNährstoffedurcheineReihe
hintereinandergeschalteterEnzymreaktionenüberspezifischeStoffwech-
Plus7.1 BegriffedesStoffwechsels
StoffwechselplanvonZellen,dieaerobmitGlucosealsSubstratleben.
Der Stoffumsatz in der Zelle (Stoffwechsel,
Metabolismus), der von den Nährstoffen zur
Neusynthese von Zellmaterial führt, lässt sich
indreiHauptabschnittegliedern.
1.Die Nährstoffe werden zunächst in kleinere
Bruchstücke zerlegt und zur Energiegewinnung
in der Regel vollständig oxidiert (Abbau,Katabolismus).
2.DiebeimAbbaubeteiligtenzentralenUmsetzungen
von organischen Säuren und Phosphatestern
werden als Intermediärstoffwechsel
oder Amphibolismus bezeichnet.
Beide Stoffwechselprozesse gehen nahtlos
ineinanderüber.
3.AusdiesenniedermolekularenVerbindungen
(zentraleIntermediate)werdenauchdieBausteine
der Zelle synthetisiert. Als Bausteine
bezeichnenwirdieAminosäuren,Nukleotide,
Zuckerphosphate und andere, aus denen
schließlich die polymeren Makromoleküle
(Proteine,Nukleinsäuren,Reservestoffe,Zellwandbestandteile
usw.) aufgebaut werden.
Die Bausteinsynthese und die Polymersynthese
fasst man als Synthesestoffwechsel
oderAnabolismuszusammen.
Aus Fuchs, G. : Allgemeine Mikrobiologie (ISBN 978-313-444608-1) © Georg Thieme Verlag KG 2007
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