Katabolismus

Qualitätssicherung von Dr. med. Nonnenmacher am 23. Januar 2017
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Unter dem Begriff Katabolismus werden alle Stoffwechselvorgänge des Körpers zusammengefasst, in deren Verlauf die komplexen und teilweise hochmolekularen Proteine, Kohlenhydrate (Polysaccharide) und Fette in ihre einfacheren Bausteine – meist unter Energiegewinnung – zerlegt werden. Die Einzelbausteine stehen dann für die Synthese neuer benötigter Substanzen zur Verfügung oder werden weiter zerlegt und ausgeschieden.

Inhaltsverzeichnis

Was ist der Katabolismus?

Stoffwechselvorgänge, die den Abbau von höher molekularen Stoffen zu niedriger molekularen Stoffen beinhalten, werden unter dem Begriff Katabolismus zusammengefasst. Dabei handelt es sich in der Regel um mehr- bis vielstufige Prozesse, die meist exotherm verlaufen.

Die exothermen Prozesse werden durch Enzyme, Vitamine und Hormone biokatalytisch gesteuert, um die freiwerdende Energie für den Körper in Form von Wärme oder chemischer Energie für den endothermen Aufbau von Stoffen nutzen zu können und um die unmittelbare Reaktionsumgebung vor Verbrennungen zu schützen.

Auf Energiegewinnung durch katabole Stoffwechselvorgänge ist der Körper angewiesen, da er im Gegensatz zu grünen Pflanzen keine Photosynthese betreiben kann, auf deren Energiegewinnung und Umwandlung in speicherbare chemische Energie alles aerobe Leben fußt.

Kohlenhydrate werden durch den Einsatz von Enzymen wie Amylasen und Saccharasen zu Einfachzuckern bis zur Glucose abgebaut. Die Glucose kann wiederum für den Aufbau neuer Substanzen oder weiter unter Energiegewinnung zu Kohlendioxid und Wasser verstoffwechselt und ausgeschieden werden.

Ähnliche Abbauprozesse beinhalten der Protein- und Fettkatabolismus. Hochmolekulare Proteine werden in niedermolekulare Peptide bis zur Gewinnung einzelner Aminosäuren abgebaut, die weiter verstoffwechselt oder zum Aufbau neuer Proteine verwendet werden. Fette werden zu Fettsäuren abgebaut und anschließend ähnlich wie Kohlenhydrate verstoffwechselt.

Funktion & Aufgabe

Der Katabolismus bzw. katabole Stoffwechselvorgänge erfüllen vier verschiedene Hauptaufgaben und Funktionen. Die erste Hauptaufgabe dient der Energiegewinnung in Form von nutzbarer Wärme oder in Form chemischer Energie für die spätere Wärmenutzung oder für den endothermen Aufbau neuer benötigter Substanzen. Im Bedarfsfall wird beispielsweise, die über anabole Vorgänge gebildete und eingelagerte, Stärke über katabole Umsätze wieder in Glucose rückverwandelt und der Zelle zur Verfügung gestellt.

Eine weitere Aufgabe besteht darin, Abbauprodukte von Proteinen, Kohlenhydraten und Fetten, die für den Anabolismus (Baustoffwechsel) benötigt werden, für den Aufbau neuer Substanzen zur Verfügung zu stellen. Es handelt sich dabei um eine Art Recyclingverfahren, das auch als Salvage-Pathway bezeichnet wird. Ein wesentlicher Vorteil besteht darin, dass es energetisch weniger aufwendig ist, Proteine, Enzyme und Hormone aus recycelten größeren Teilstücken zusammenzubauen, als sie von Grund auf aus den benötigten Molekülen, unter entsprechender Energiezufuhr, zu synthetisieren.

Unter dem Begriff Katabolismus werden alle Stoffwechselvorgänge des Körpers zusammengefasst, in deren Verlauf Proteine, Kohlenhydrate und Fette in ihre einfacheren Bausteine zerlegt werden.

Die dritte Aufgabe ist zwar ebenfalls sehr wichtig, könnte aber auch als nützliche Begleiterscheinung betrachtet werden. Die Bedeutung von vielen komplexen Stoffen wie Enzymen, Hormonen und Vitaminen liegt in ihrer Bioaktivität und katalytischen Wirkung. Falls ein bestimmtes Enzym oder Hormon seinen Zweck erfüllt hat, muss es inaktiv gemacht werden oder durch seinen Gegenspieler ersetzt werden. Hier spielt der Katabolismus eine bedeutende Rolle. Sobald ein Hormon, Enzym oder Vitamin verstoffwechselt, also katabolisiert wird, ist seine Bioaktivität unvermittelt unterbrochen. Ein ähnlicher Vorgang kann sich bei bestimmten Toxinen einstellen, die durch Katabolisierung ihre toxische Wirkung verlieren und als Abbauprodukte des Toxins weiter verstoffwechselt werden können, um als Reststoffe z. B. über die Nieren ausgeschieden zu werden.

Im Rahmen der vierten Aufgabe des Katabolismus ist der Körper dazu in der Lage, über Stoffwechselvorgänge körpereigene Proteine, Fette und Kohlenhydrate zwecks Energiegewinnung abzubauen oder zur Gewinnung bestimmter Aminosäuren oder anderer dringend benötigter Verbindungen einzusetzen. Der Körper kann dadurch mehrere Tage ohne Nahrungszufuhr überstehen und ist in der Lage, Körpergewebe nach Bedarf ab- und an anderer Stelle aufzubauen.

Um Konflikte innerhalb einer Zelle zu verhindern, laufen katabole und anabole Stoffwechselvorgänge nicht gleichzeitig, sondern immer zeitlich getrennt voneinander ab. Enzyme kataboler Vorgänge hemmen die Enzyme anaboler Vorgänge und vice versa. Bestimmte Phosphatasen können die Richtung des Stoffwechsels jeweils in anabol oder katabol umkehren.

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Krankheiten & Beschwerden

Der Katabolismus umfasst eine Vielzahl von enzymatisch katalytischen, biochemischen Stoffwechselvorgängen, die immer auch mit dem Pendant, dem Anabolismus, in wechselseitiger Beziehung zueinander stehen. Beschwerden und Probleme entstehen daher weniger durch eine Gesamtstörung, sondern in der Regel durch das Fehlen bestimmter Enzyme oder durch deren biochemische Unwirksamkeit aufgrund eines genetischen Defektes, der zu einer fehlerhaften Synthese des Enzyms führt.

Grundsätzlich gibt es jedoch Situationen, die zu hauptsächlich katabolem Stoffwechsel führen, da Körpersubstanzen vermehrt abgebaut werden müssen, um Vergiftungen oder Überschwemmungen mit körperschädlichen Substanzen zu verhindern. Derartige Situationen entstehen z. B. bei Muskellähmungen, Herzinfarkt, Schlaganfall und anderen Arten von Atrophien.

Störungen des katabolen Stoffwechsels können im Kohlenhydratstoffwechsel, im Proteinstoffwechsel und im Fettstoffwechsel vorliegen und zu leichten bis gravierenden Beschwerden und Krankheiten führen. Die Stoffwechselkrankheit Diabetes wird durch einen Mangel an Insulin oder durch eine Resistenz gegen die Wirksamkeit von Insulin verursacht und kann zu gravierenden akuten Zuständen führen. Durch Mangelernährung, die beispielsweise eine zu geringe Eiweißkomponente beinhaltet und keine ausreichende Versorgung mit essentiellen Aminosäuren bereitstellt, schaltet der Körper verstärkt auf katabolen Stoffwechsel um, mobilisiert alle verfügbaren Energiereserven und baut allmählich Körpersubstanz ab, um dem Körper Energie bereitstellen zu können. Um möglichst wenig körpereigene Reserven anzugreifen, schaltet der Körper gleichzeitig auf eine Art Energiesparmodus um. Gehirnleistungen verlangsamen sich und körperliche Leistungen fallen deutlich schwerer.

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