Biologie-Zusammenfassung Stoffphysiologie
Energiespeicher des Körpers:
❖ Das Verhältnis aus der Kohlenstoffdioxidmenge der ausgeatmeten Luft und der
Sauerstoffmenge der eingeatmeten Luft nennt man auch respiratorischer Quotient,
RQ
• Aus der Nahrung aufgenommene Glucose liegt in geringen Mengen gelöst im Blutplasma vor
➔ kann zur Deckung des unmittelbaren Energiebedarfs bearbeitet werden
➔ In Ruhe für 30min
• Kohlenhydrate als langkettige Verbindungen aus vielen Glucosemolekülen (das Glykogen)
• Dieser Glykogenspeicher befindet sich vorwiegend in der Leber und Skelettmuskulatur
• In Ruhe für 18-24h
• Bei Marathon max. 60-90min
• Proteine und Muskelproteine sind weitere große Energiespeicher
• In Ruhe für 10-12 tage
• Den größten Energiespeicher stellen die Lipide in Zellen des Fettgewebes dar
• Prozesse des Fettabbaus benötigen mehr Zeit → werden bei geringer bzw. lang andauernder
Belastung zur Energiebereitstellung für die Muskelarbeit genutzt
• Für Wochen und in Ruhe für Monate
•
Hungerstoffwechsel:
• Bei vollständigem Nahrungsmangel stellt sich der Stoffwechsel um.
• Man spricht vom Hungerstoffwechsel
• Ein Stoffwechselweg: Umbau körpereigner Proteine z.B. Muskelproteine in Kohlenhydrate
• Die Gluconeogenese
• Kohlenhydrate können zur Energiegewinnung genutzt werden
• In der ersten 2 Fastentagen hat die Glykogenreserve einen 85 bis unter 15-prozentigen Anteil
als Energielieferant
• Nach einem halben Tag fasten hat die Gluconeogenese einen 20-prozentigen Anteil als
Energielieferant, Peak bei einem Tag und 25 bis 30-prozentigen Anteil, sinkt konstant bis zum
neunten Tag, bleibt konstant bei 15%
• Der Körper greift nach einem Tag auf die Fettreserven zurück, steigt sehr stark von 15% auf
85% innerhalb von sieben Tagen, steigt dann leicht auf 90% bis zum 21. Tag und bleibt dann
konstant
Bedeutung von ATP:
• Zellen können durch entsprechende Stoffwechselvorgänge in den Molekülen der Nährstoffe
chemisch gebundene Energie bereitstellen
➔ Es bildet sich ATP
➔ ATP dient als universelle Energiequelle der Zelle
• ATP ist ein Nucleotid aus der organischen Base Adenin, dem Zucker Ribose und drei
Phosphatgruppen
, ➔ Durch die drei Phosphatgruppen sind negative Ladungen dicht gedrängt, die sich
abstoßen
➔ ATP zerfällt bei der Reaktion mit Wasser leicht in Adenosindiphosphat (ADP) und
anorganisches Phosphat
• Durch die Hydrolyse wird ein Phosphat freigesetzt. Es kann durch enzymatische Reaktion auf
ein anderes Molekül übertragen werden —> das Molekül wird phosphoryliert
• Ein in der Zelle neu gebildetes ATP wird durchschnittlich innerhalb einer Minute verbraucht
und muss daher kontinuierlich synthetisiert werden, damit eine andauernde
Leistungsfähigkeit der Zellen gewährleistet wird.
Energiebedarf:
• Bei körperlicher Leistung ist Energie notwendig
➔ Bei Ruhe benötigt der Körper allerdings auch Energie, um grundlegende Funktionen wie
die Gehirntätigkeit, den Herzschlag und die Atmung aufrechtzuerhalten
• Die Zellen benötigen Energie für den Auf- und Umbau von Stoffen, um die beteiligten
Substrate und Enzyme reaktionsbereit zu machen
• Betreiben überlebenswichtige chemische Arbeit
➔ Moleküle, die mithilfe von Carriern gegen ein bestehendes Konzentrationsgefälle durch
die Membran transportiert werden
Energieumsatz:
• Die Energie zum Erhalt der grundlegenden Funktionen bezeichnet man als Grundumsatz
➔ Jede zusätzliche körperliche Beanspruchung erhöht den Energieumsatz
➔ Thermoregulation erhöht den Energiebedarf um 5 bis 10%
• Bei körperlichen Aktivitäten steigt der Energiebedarf erheblich
• Zusätzlich benötigte Energiemenge bezeichnet man als Leistungsumsatz
➔ Er kann zwischen 15 bis 50% des Gesamtumsatzes ausmachen
➔ Der Gesamtumsatz setzt sich aus dem Grundumsatz und dem Leistungsumsatz
zusammen
Zellatmung (Oberthema):
❖ Glykolyse
❖ Citratzyklus
❖ Atmungskette
Glykolyse:
Erkenntnismethoden:
• Untersuchung von Kohlenhydratabbau: im Mörser zerkleinerte Muskelfasern mit Glucose
versetzt
Messungen zeigen, dass er genauso viel Sauerstoff verbraucht, wie er Kohlenstoffdioxid herstellt.
Bilanz: C6 H12 O6 + 6 O2 —> 6 CO2 + 6 H2 O.
Energiespeicher des Körpers:
❖ Das Verhältnis aus der Kohlenstoffdioxidmenge der ausgeatmeten Luft und der
Sauerstoffmenge der eingeatmeten Luft nennt man auch respiratorischer Quotient,
RQ
• Aus der Nahrung aufgenommene Glucose liegt in geringen Mengen gelöst im Blutplasma vor
➔ kann zur Deckung des unmittelbaren Energiebedarfs bearbeitet werden
➔ In Ruhe für 30min
• Kohlenhydrate als langkettige Verbindungen aus vielen Glucosemolekülen (das Glykogen)
• Dieser Glykogenspeicher befindet sich vorwiegend in der Leber und Skelettmuskulatur
• In Ruhe für 18-24h
• Bei Marathon max. 60-90min
• Proteine und Muskelproteine sind weitere große Energiespeicher
• In Ruhe für 10-12 tage
• Den größten Energiespeicher stellen die Lipide in Zellen des Fettgewebes dar
• Prozesse des Fettabbaus benötigen mehr Zeit → werden bei geringer bzw. lang andauernder
Belastung zur Energiebereitstellung für die Muskelarbeit genutzt
• Für Wochen und in Ruhe für Monate
•
Hungerstoffwechsel:
• Bei vollständigem Nahrungsmangel stellt sich der Stoffwechsel um.
• Man spricht vom Hungerstoffwechsel
• Ein Stoffwechselweg: Umbau körpereigner Proteine z.B. Muskelproteine in Kohlenhydrate
• Die Gluconeogenese
• Kohlenhydrate können zur Energiegewinnung genutzt werden
• In der ersten 2 Fastentagen hat die Glykogenreserve einen 85 bis unter 15-prozentigen Anteil
als Energielieferant
• Nach einem halben Tag fasten hat die Gluconeogenese einen 20-prozentigen Anteil als
Energielieferant, Peak bei einem Tag und 25 bis 30-prozentigen Anteil, sinkt konstant bis zum
neunten Tag, bleibt konstant bei 15%
• Der Körper greift nach einem Tag auf die Fettreserven zurück, steigt sehr stark von 15% auf
85% innerhalb von sieben Tagen, steigt dann leicht auf 90% bis zum 21. Tag und bleibt dann
konstant
Bedeutung von ATP:
• Zellen können durch entsprechende Stoffwechselvorgänge in den Molekülen der Nährstoffe
chemisch gebundene Energie bereitstellen
➔ Es bildet sich ATP
➔ ATP dient als universelle Energiequelle der Zelle
• ATP ist ein Nucleotid aus der organischen Base Adenin, dem Zucker Ribose und drei
Phosphatgruppen
, ➔ Durch die drei Phosphatgruppen sind negative Ladungen dicht gedrängt, die sich
abstoßen
➔ ATP zerfällt bei der Reaktion mit Wasser leicht in Adenosindiphosphat (ADP) und
anorganisches Phosphat
• Durch die Hydrolyse wird ein Phosphat freigesetzt. Es kann durch enzymatische Reaktion auf
ein anderes Molekül übertragen werden —> das Molekül wird phosphoryliert
• Ein in der Zelle neu gebildetes ATP wird durchschnittlich innerhalb einer Minute verbraucht
und muss daher kontinuierlich synthetisiert werden, damit eine andauernde
Leistungsfähigkeit der Zellen gewährleistet wird.
Energiebedarf:
• Bei körperlicher Leistung ist Energie notwendig
➔ Bei Ruhe benötigt der Körper allerdings auch Energie, um grundlegende Funktionen wie
die Gehirntätigkeit, den Herzschlag und die Atmung aufrechtzuerhalten
• Die Zellen benötigen Energie für den Auf- und Umbau von Stoffen, um die beteiligten
Substrate und Enzyme reaktionsbereit zu machen
• Betreiben überlebenswichtige chemische Arbeit
➔ Moleküle, die mithilfe von Carriern gegen ein bestehendes Konzentrationsgefälle durch
die Membran transportiert werden
Energieumsatz:
• Die Energie zum Erhalt der grundlegenden Funktionen bezeichnet man als Grundumsatz
➔ Jede zusätzliche körperliche Beanspruchung erhöht den Energieumsatz
➔ Thermoregulation erhöht den Energiebedarf um 5 bis 10%
• Bei körperlichen Aktivitäten steigt der Energiebedarf erheblich
• Zusätzlich benötigte Energiemenge bezeichnet man als Leistungsumsatz
➔ Er kann zwischen 15 bis 50% des Gesamtumsatzes ausmachen
➔ Der Gesamtumsatz setzt sich aus dem Grundumsatz und dem Leistungsumsatz
zusammen
Zellatmung (Oberthema):
❖ Glykolyse
❖ Citratzyklus
❖ Atmungskette
Glykolyse:
Erkenntnismethoden:
• Untersuchung von Kohlenhydratabbau: im Mörser zerkleinerte Muskelfasern mit Glucose
versetzt
Messungen zeigen, dass er genauso viel Sauerstoff verbraucht, wie er Kohlenstoffdioxid herstellt.
Bilanz: C6 H12 O6 + 6 O2 —> 6 CO2 + 6 H2 O.
