Ohne Energie kein Leben. Quelle des Lebens ist letztlich das Sonnenlicht, deren Strahlungsenergie grüne Pflanzen in energiereiche organische Verbindungen umwandeln. Diese Verbindungen wiederum nutzen alle anderen Organismen zum Wachstum und zur Energiegewinnung. Trotz der großen Vielfalt an Lebewesen laufen viele Stoffwechselprozesse nach dem gleichen Schema ab.

Worum geht´s?

Welche grundlegenden Stoff- und Energiewechselvorgänge gibt es in pflanzlichen und tierischen Organismen und welche Wechselwirkung besteht zwischen ihnen?

Was man über Stoffwechsel sagen kann

• Unter Stoffwechsel versteht man die chemischen Reaktionen, die innerhalb eines Organismus ablaufen.
• Stoffwechsel ist ein Merkmal des Lebens.
• Stoffwechselreaktionen sind immer mit Energieumwandlungen verbunden.
• Man kann unterscheiden in:
  • abbauende Stoffwechselrekationen (Dissimilation oder Katabolismus): körpereigene organische energiereiche Verbindungen werden in kleine energiearme Verbindungen zerlegt. Dabei wird chemische Energie frei.
  • aufbauende Stoffwechselreaktionen (Assimilation oder Anabolismus): Aufbau von energiereichen organischen Verbindungen aus energiearmen Stoffen. Die Energie für diesen Aufbau stammt aus der Dissimilation oder von äußeren Energiequellen wie dem Sonnenlicht.
• Energiestoffwechsel: Bereitstellung von Stoffwechselenergie durch Dissimilation und Photosynthese (Assimilation)
• Baustoffwechsel: Stoffwechselreaktionen, die zu Aufbau und Abbau von Zellstrukturen dienen
• Stoffwechselvorgänge werden durch Enzyme katalysiert und kontrolliert.
• Damit Stoffwechsel stattfinden kann, ist ein kontrollierter Stofftransport durch Biombranen notwendig.

Der Clip veranschaulicht die Zusammenhänge zwischen Assimilation und Dissimilation in Zellen und zwischen Pflanzen- und Tierzelle.

Abbildung 1

Im Mittelpunkt stehen Pflanzen- und Tierzellen, die sich in der Energiebereitstellung und ihrer Nährstoffaufnahme unterscheiden.

Abbildung 2

Die Glukose aus der Photosynthese wird zur Energiefreisetzung und zum Aufbau körpereigener organischer Verbindungen (Fette, Kohlenhydrate, Eiweiße) genutzt.

Abbildung 3

Die Dissimilation der Glukose benötigt den Sauerstoff, der bei der Photosynthese entsteht. Kohlendioxid ist der Grundbaustein für den Glukoseaufbau

Abbildung 4

Pflanzen nehmen anorganische energiearme Stoffe auf (autotrophe Ernährung). Die Energiefreisetzung (Dissimilation) befeuert den Aufbau körpereigener organischer Verbindungen aus den anorganischen Stoffen.

Abbildung 5

Tierische Zellen nehmen die energiereichen organischen Verbindungen der Pflanzen auf (heterotrophe Ernährung) und nutzen diese zur Energiebereitstellung.

Abbildung 6

Die Energie aus der Dissimilation verwenden die Zellen zum Aufbau körpereigener organischer Verbindungen.

Der Clip nochmal unbeschriftet zum Rekapitulieren!
Überlege, welche Beziehungen zwischen den Zellstrukturen und zwischen den Zellen bestehen.

Übersicht über den Stoff- und Energiewechsel in Zellen

Assimilation (Anabolismus)

aufbauender Stoffwechsel, der körpereigene energiereiche organische Verbindungen erzeugt.

Autotrophe Assimilation

Ernährungstyp: Organismen, die energiearme anorganischen Stoffe aufnehmen, um daraus organische Verbindungen zu synthetisieren.

Bei der  Photosynthese nutzen grüne Pflanzen das Sonnenlicht als Energiequelle.

Bei der Chemosynthese kommt die Energie für den Stoffaufbau aus chemischen Reaktionen. In Tiefseegräben oxidieren Bakterien Schwefelwasserstoff.

Heterotrophe Assimilation

Ernährungstyp: Organismen, die körperfremde organische Verbindungen aufnehmen, um sie in körpereigene Verbindungen umzubauen: Tiere, Pilze.

Dissimilation (Katabolismus)

Abbauender Stoffwechsel, der der Energiebereitstellung dient. Zentaler Prozess ist der Kohlenhydratstoffwechsel, bei dem Glukose abgebaut wird.

Zellatmung

Glukoseabbau und Energiefreisetzung bei Anwesenheit von Sauerstoff.

Gärung

Glukoseabbau und Energiefreisetzung ohne Sauerstoff: Alkoholische Gärung, Milchsäuregärung.