Wie funktioniert der Stoffwechsel?

Stichwörter, wie „Stoffwechsel anregen“ oder „Stoffwechsel ankurbeln“ laufen uns immer wieder über den Weg.

Es scheint so, als wäre der Stoffwechsel ein Motor, der bei einigen Menschen gut, bei anderen schlecht läuft und den man daher anregen, ankurbeln und erhöhen müsse.

Wörtlich genommen hat der Stoffwechsel nichts mit dem „Wechsel“, bzw. Austausch von Stoffen zu tun. Vielmehr geht es um die Veränderung von Stoffen.

Doch wozu sind Stoffwechselprozesse gut? Was ist eigentlich der Stoffwechsel? Wie entstehen Stoffwechselstörungen? Und lässt sich der Stoffwechsel überhaupt ankurbeln, wenn man abnehmen möchte?

Da das Thema Stoffwechsel ein komplexes Thema ist, werden in diesem Artikel zunächst die Grundlagen des Stoffwechsels beleuchtet. Dazu zählen die Definition, die Unterscheidung zwischen anabolem und katabolem Stoffwechsel, sowie die Erläuterung weiterer Stoffwechselvorgänge und deren Funktion.

Im zweiten Teil der Artikelreihe widmen wir uns dem Thema Stoffwechselstörungen, bevor im letzten Teil gezeigt wird, wie man den Stoffwechsel anregen und was man Abnehmen, bzw. im Rahmen einer Diät beachten sollte.

Was ist eigentlich der Stoffwechsel?

Den Begriff Stoffwechsel hat wohl schon jeder einmal gehört. Doch nur die wenigsten wissen, was sich genau dahinter verbirgt. Kurz gesagt: Unter Stoffwechsel (auch „Metabolismus“ genannt) versteht man den die Gesamtheit aller biochemischer Prozesse im Organismus.

Darunter fallen die Aufnahme, der Transport und die chemische Umwandlung von Stoffen, sowie die Abgabe von Stoffwechselendprodukten an die Umgebung. Im Grunde genommen ist der Stoffwechsel also die Grundlage aller lebenswichtigen Vorgänge im Körper.

Unser Stoffwechsel dient dabei zum einen dem Aufbau und dem Erhalt der Körpersubstanz (Baustoffwechsel) und zum anderen der Energiegewinnung (Energiestoffwechsel). Er ist somit für die Aufrechterhaltung der Körperfunktionen unerlässlich.

Dank des Stoffwechsels ist der Körper in der Lage, sich kontinuierlich selbst zu versorgen. Wie das funktioniert? Ganz einfach: Die Bestandteile der zugeführten Nährstoffe, wie Kohlenhydrate, Eiweiß, Fett, Vitamine, Mineralien und Spurenelemente werden in den Zellen verstoffwechselt. Die Nahrungsbestandteile werden dabei chemisch so umgewandelt bzw. verändert, dass sie den Körperzellen als Energielieferanten zur Verfügung stehen.

Hier wird auch der Unterschied zur Verdauung deutlich: Verdauung ist nicht gleich Stoffwechsel, sondern quasi die Voraussetzung für den Stoffwechsel. Damit der Körper die Nährstoffe überhaupt verstoffwechseln kann, müssen diese zunächst in Magen und Darm in ihre Bestandteile zerlegt werden.

Dabei werden im Dünndarm Kohlenhydrate zu Einfachzuckern zerkleinert, Eiweiße in Aminosäuren zerlegt, und Fette zu Fettsäuren und Glyceriden abgebaut.

Sobald alle Nährstoffe in ihre Einzelbestandteile zerlegt wurden, werden sie über die Dünndarmzotten ins Blut und in die Lymphe resorbiert bzw. überleitet.

Durch diesen Vorgang gelangen die Nährstoffe also zunächst in den Blutkreislauf und ausgehend von dieser „Straße“ anschließend in sämtliche Körperzellen.

Die Verstoffwechslung von Nahrung beschreibt damit nichts anderes, als den Prozess von der Verdauung bis zur Überführung in die Körperzellen.

Anaboler und kataboler Stoffwechsel

Der gesamte Stoffwechsel ist ein komplexes Netzwerk von einzelnen Reaktionen, die zusammen Stoffwechselwege bilden. In diesem Zusammenhang hört man oft die Begriffe „anaboler“ und „kataboler“ Stoffwechsel.

Sowohl der Anabolismus, als auch der Katabolismus sind Teile des Metabolismus, also des gesamten Stoffwechsels. Alle anabolen Stoffwechselvorgänge dienen dem Aufbau von Stoffen, während katabole Reaktionen dem Abbau von Stoffen dienen. Anabolismus und Katabolismus sind immer miteinander verbunden.

Im Zuge des Aufbaustoffwechsels werden unter Energieverbrauch körpereigene Stoffe (Proteine, Kohlenhydrate, Fette oder andere Körpersubstanzen) aus einfachen Bausteinen aufgebaut. So werden z.B. die einfachsten Moleküle, wie Einfachzucker  durch mehrere anabole Prozesse zu komplexen Molekülen, wie  Proteinen, Fetten und Kohlenhydraten umgebaut.

Der Begriff „Anabolismus“ wird besonders häufig mit dem Aufbau von Proteinstrukturen, wie Muskelsubstanz, in Verbindung gebracht. Aus dem Bodybuilding oder Doping kennt man den Begriff „Anabolika„, welcher den Aufbau von körpereigenem Gewebe durch einen verstärkten Proteinstoffwechsel beschreibt.

Im Gegensatz zum Anabolismus wird als Katabolismus der Abbau von Stoffwechselprodukten von komplexen zu einfachen Molekülen zum Zwecke der Energiegewinnung genannt. Daher spricht man auch vom „Energiestoffwechsel“.

Da der Körper sein eigener Energieträger ist, reagiert er auf Belastung mit dem Abbau von Körpersubstanz, um die nötige Energie zu liefern. Der Katabolismus ist damit nichts anderes, als eine angemessene Belastungsreaktion des Körpers, bei der Körpersubstanz, wie etwa Proteine aus Muskelzellen, zerstört wird.

Anabolismus und Katabolismus sind hier durch die sog. „Energiekopplung“ verbunden. Die durch katabole Stoffwechselvorgänge gewonnene Energie, dient im Anabolismus zum Aufbau komplexer Moleküle. Umgekehrt werden die im Zuge des Anabolismus gespeicherten Nährstoffen bei katabolen Reaktionen wieder in ihre Einzelbestandteile abgebaut und zur Energiebereitstellung genutzt.

Einige Stoffwechselwege haben sowohl katabole als auch anabole Eigenschaften, d.h. sie  laufen in verschiedenen Schritten sowohl katabol, als auch anabol ab. Allerdings können anabole und katabole Prozesse im Körper nie gleichzeitig ablaufen. Logisch, schließlich ist Anabolismus (Aufbau von Stoffen) genau das Gegenteil vom Katabolismus (Stoffabbau).

Weitere Arten von Stoffwechselvorgängen

Neben der Einteilung nach der Veränderung von Molekülen (Anabolismus = Stoffherstellung;  Katabolismus = Stoffveränderung / -abbau), lassen sich Stoffwechselvorgänge auch nach der Funktion der Stoffwechselreaktion im Organismus einteilen.

Mit dem Energiestoffwechsel zum Zweck der Energiegewinnung, sowie dem Baustoffwechsel, also dem Aufbau von Stoffen, aus denen der Organismus besteht, wurden bereits zwei Funktionen angesprochen.

Der Stoffwechsel des Körpers bei völliger Ruhe und nüchternem Magen wird als Grundumsatz bezeichnet. Er ist diejenige Energiemenge, die der Körper pro Tag bei völliger Ruhe zur Aufrechterhaltung seiner Funktionen benötigt.

Bei Nahrungsmangel bzw. Nährstoffmangel, wie er z.B. beim Fasten, radikalen Diäten oder Magersucht entsteht, stellt sich der Stoffwechsel auf Katabolismus um. Die Anpassung des Organismus an ein geringes Nahrungsangebot wird als Hungerstoffwechsel bezeichnet.

Da Nährstoffe, wie Kohlenhydrate, Eiweiß, Fett, sowie Vitamine und Mineralstoffe, eine zentrale Rolle im Stoffwechsel spielen, werden Stoffwechselarten auch nach den Substanzen benannt, die dabei verarbeitet werden. So unterscheidet man in Kohlenhydratstoffwechsel, Eiweißstoffwechsel und Fettstoffwechsel, sowie Vitamin- und Mineralstoffwechsel.

Der Kohlenhydratstoffwechsel (Glukose-Stoffwechsel) zerlegt Kohlenhydrate aus der Nahrung (Zucker, Stärken, Ballaststoffe) in Einfachzucker (Glucose). Über das Blut gelangt die Glucose in die Zellen der verschiedenen Organe, wo sie durch Verstoffwechslung die chemische Energie für Muskelarbeit, anabole Prozesse oder Gehirnaktivität liefert.

Bei einem Überangebot an Kohlenhydraten, bzw. wenn genügend Energie zur Verfügung steht,  wird die Glucose in Leber- und Muskelzellen in Form von Glucoseketten als Glycogen gespeichert. Kommt es wieder zu einem vermehrten Energiebedarf, greifen die Muskelzellen auf diese Glykogenspeicher zu.

Beim Eiweißstoffwechsel (Aminosäurestoffwechsel) werden Eiweiße im Zuge der Verdauung in ihre Bausteine, die Aminosäuren, zerlegt. Über die Blutbahn gelangen sie in die Zellen. Proteine erfüllen eine Vielzahl an Aufgaben im menschlichen Körper, wie den Aufbau und Erhalt der Körperzellen und die Heilung von Wunden und Krankheiten.

Die Menge und Art der Aminosäuren, aus denen sich ein Eiweiß zusammensetzt, ist von Protein zu Protein unterschiedlich. Grundsätzlich ist tierisches Eiweiß wertvoller, bzw. „biologisch hochwertiger„, als pflanzliches Eiweiß. Besonders wichtig ist die ausreichende Versorgung mit sog. essentiellen Aminosäuren, der Körper sie nicht selbst herstellen kann.

Der Fettstoffwechsel (Lipidstoffwechsel) beschreibt die Zerlegung von Nahrungsfetten im Verdauungstrakt, den Transport ins Blut und die Verstoffwechslung im Körper. Nahrungsfette sind aus den Bausteinen Glycerin und Fettsäuren aufgebaut und die wichtigsten Energiespeicher des Körpers.

Daneben sind sie auch Strukturbausteine für die Zellmembranen, dienen als Schutzpolster für innere Organe und das Nervensystem, sowie als Isolatoren gegen Kälte und sind Lösungsmittel für z.B. fettlösliche Vitamine.

Vitamine werden vom Körper nicht als Energieträger, sondern andere lebenswichtige Funktionen benötigt. Da der Stoffwechsel Vitamine nicht bedarfsdeckend synthetisieren, also selbst zusammensetzen kann,  müssen sie mit der Nahrung aufgenommen werden.  Der Begriff „Vitamine“ ist daher nicht durch die Funktion im Stoffwechsel, sondern in erster Linie durch die Unfähigkeit ausreichender Eigenproduktion definiert.

Im Rahmen des Vitaminstoffwechsels regulieren Vitamine die Verwertung von Kohlenhydraten, Proteinen und Mineralstoffen, stärken das Immunsystem und sind unverzichtbar beim Aufbau von Zellen, Blutkörperchen, Knochen und Zähnen.

Auch Mineralstoffe, wie Eisen, Calcium, Kalium, Magnesium, Natrium und Phosphor kann der Organismus nicht selbst hergestellt werden. Daher müssen auch sie mit der Nahrung zugeführt werden.

Man unterteilt Mineralstoffe in Mengenelemente (Konzentration > 50 mg pro kg Körpergewicht) und Spurenelemente (Konzentration < 50 mg pro kg Körpergewicht). Obwohl Mengen-, als auch Spurenelemente liefern uns zwar keine Nahrungsenergie, sind aber lebensnotwendige anorganische Verbindungen und für den Stoffwechsel unerlässlich.

Im Mineralstoffwechsel sind z.B. Calcium, Phosphor und Magnesium wichtig für Aufbau und Erhaltung von Knochen und Zähnen.

Natrium und Kalium regulieren im Körper u.a. den Wasserhaushalt und die Muskeltätigkeit.

Und auch die Spurenelemente, wie Eisen, Fluor, Iod, Kupfer, Selen und Zink haben als Bestandteile von Enzymen und oder anderen Wirkstoffen im Körper wichtige Aufgaben in verschiedenen Bereichen des Stoffwechsels.

Vorschau

Der menschliche Stoffwechsel ist ein komplexes Puzzle chemischer Reaktionen. Permanent werden Stoffe aufgenommen, zerlegt, verändert, gespeichert oder wieder ausgeschieden – Da wundert es nicht, dass bei der Vielzahl an Stoffwechselprozessen auch mal etwas schief gehen kann.

Krankhafte Abweichungen der Stoffwechselvorgänge bezeichnet man als Stoffwechselstörungen. Ähnlich, wie es viele Stoffwechselvoränge gibt, können eine Vielzahl an Stoffwechselstörungen entstehen, Im zweiten Teil der Artikelreihe zum Thema Stoffwechsel widmen wir uns dem Thema Stoffwechselkrankheiten und beleuchten was passiert, wenn Körperkreisläufe aus dem Gleichgewicht geraten.

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