Definition des Stoffwechsels

 

Der Stoffwechsel lässt sich am leichtesten definieren, wenn man ihn als einen speziellen Prozess begreift, bei dem ein Lebewesen Energie erzeugt bzw. etwas in nutzbare Energie umwandelt. Der Bezugsweg, auch als Signalpfad bezeichnet, ist hierbei unterschiedlich. Es gibt einige  Wege für unseren Körper, Energie zu generieren. Der vermutlich bekannteste und wichtigste Signalpfad von allen ist der Zitronensäure- bzw. Citratzyklus.

Der Zitronensäurezyklus ist der primäre Mechanismus, durch den der Mensch Energie-Moleküle aus der Nahrung extrahiert. 

Zitronensäurecyklus.png

Was uns nun am meisten interessiert, ist die Initiierung des Kreislaufs:

Unser Körper benötigt für die Initiierung des Energiekreislaufes die Moleküle acetyl-CoA (von Acetyl-Coenzym A; ein Essigsäurerest) und die Oxalsäure (engl. Oxalacetate). Die Oxalsäure wird auf natürlichem Wege, quasi aus sich selbst heraus, regeneriert. Das acetyl-CoA dagegen muss kontinuierlich von außen zugeführt werden, was zum Beispiel durch die Nahrungsaufnahme passiert. Beide Moleküle haben gemein, dass sie aus der Brenztraubensäure (auch  Pyruvat) gewonnen werden können. Die Brenztraubensäure kann wiederum durch die Glykolyse, dem Abbau von Kohlenhydraten, gewonnen werden.

Die Glykolyse

Die Glykolyse als Signalpfad (sog. EMP-Weg) beginnt damit, dass ein einzelnes Glukosemolekül phosphoryliert (durch Anhängen einer Phosphatgruppe) und zu zwei Brenztraubensäure-Molekülen reduziert wird. Dies erfolgt in einem zehnteiligen Schritt. Bei der Brenztraubensäure handelt es sich um ein Molekül, welches ursprünglich aus dem acetyl-CoA entsteht. Alle Kohlenhydrate werden in eine Form umgewandelt, die diesen Signalpfad für die eventuelle Produktion von acetly-CoA versorgen kann.

Die interessante Frage lautet nun, was passiert, wenn eine gewisse Zeit keine neuen Kohlenhydrate nachfolgen? Nun, es stellt sich heraus, das es da irgendwo einen Vorrat an Kohlenhydraten gibt: die Glykogenspeicher in der Leber – und nur diese. Anders als bei den Leberspeichern kann das Glykogen in der Muskulatur nicht mehr in den Kreislauf abgegeben werden, es steht nur noch zur lokalen Energiedeckung, z.B. mechanischer Arbeit, zur Verfügung. Wenn keine Kohlenhydrate nachfolgen, dann werden die Glykogenspeicher der Leber angezapft (etwa wenn wir schlafen und nicht rund um die Uhr essen können). Wenn nun so lange keine neuen Kohlenhydrate zugeführt werden, dass selbst die Glykogenspeicher der Leber nicht mehr zur Energiedeckung ausreichen, dann beginnt der Körper damit, Energie aus den sogenannten Fettsäuren zu synthetisieren.

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