Biochemische Wechselwirkungen im Körper

Medizinische Expertise: Dr. med. Nonnenmacher
Qualitätssicherung: Dipl.-Biol. Elke Löbel, Dr. rer nat. Frank Meyer

Letzte Aktualisierung am: 5. März 2024

Dieser Artikel wurde unter Maßgabe medizinischer Fachliteratur und wissenschaftlicher Quellen geprüft.

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Die biochemischen Wechselwirkungen im Organismus stellen die Grundlage des Lebens dar. Grundsätzlich finden dabei Aufbau- und Abbauprozesse im Körper statt, die mit Energieaufnahme und Energieabgabe verbunden sind. Störungen innerhalb der biochemischen Wechselwirkungen drücken sich in Krankheiten aus.

Was sind biochemische Wechselwirkungen im Körper?

Die biochemischen Wechselwirkungen im Organismus stellen die Grundlage des Lebens dar.

Die biochemischen Wechselwirkungen im Körper werden durch die Wissenschaft der Biochemie erklärt. Sie beschäftigt sich mit dem Zusammenwirken von chemischen und biologischen Vorgängen im Körper. Der Stoffwechsel verzahnt biologische und chemische Vorgänge eng miteinander. In der Medizin werden die Stoffwechselprozesse untersucht, um Störungen dieser Vorgänge zu erkennen und zu behandeln. Die Behandlung dieser Erkrankungen kann dann oft erfolgreich durch die Zufuhr bestimmter Wirkstoffe von außen erfolgen. Das können Medikamente oder fehlende Wirkstoffe wie Vitamine sein.

Zur erfolgreichen Behandlung ist es jedoch notwendig, die chemischen Prozesse genau zu kennen. Die Biochemie beschäftigt sich daher unter anderem mit dem Aufbau biologischer Strukturen, molekularer Bausteine und ihrer Wechselwirkungen untereinander. Dabei wird untersucht, wie die Stoffe umgesetzt werden und welche Voraussetzungen, Enzyme oder Hormone beim Ablauf der verschiedenen Prozesse notwendig sind.

Gleichzeitig untersucht die Biochemie auch, wie der Informationsaustausch innerhalb und außerhalb des Organismus stattfindet und welche Wege es für Speicherung, Abrufung und Weiterleitung von Informationen gibt.

Funktion & Aufgabe

Tierische Organismen, darunter auch der Mensch, ernähren sich von bereits aufgebauter organischer Substanz. Sie bauen damit einerseits körpereigene Verbindungen auf und verwenden andererseits diese Stoffe zur Energiegewinnung für die physiologischen Vorgänge.

Grundsätzlich spielen für jeden Organismus Proteine, Fette, Kohlenhydrate und Nukleinsäuren eine essenzielle Rolle. Proteine sind Polypeptide, die aus ca. 20 verschiedenen proteinogen Alpha-Aminosäuren aufgebaut sind. Sie erfüllen im Organismus viele unterschiedliche Funktionen. So sind sie am Aufbau der Muskeln und aller inneren Organe beteiligt. Sie treten als Immunglobuline zur Bildung von Antikörpern auf.

Alle Enzyme bestehen aus Proteinen. Als Enzyme katalysieren sie die Bildung wichtiger biochemischer Stoffe, die für den Organismus essenziell sind. Teilweise treten sie auch als Hormone auf, die bestimmte biochemische Wirkungen entfalten. Die unterschiedlichen Eigenschaften und Funktionen der Proteine (Eiweiße) ergeben sich wiederum aus der Reihenfolge der in der Peptidkette vorhandenen Aminosäuren. Der Austausch einer Aminosäure kann das Eiweißmolekül wirkungslos machen oder ihm eine völlig andere Wirkung verleihen.

Verantwortlich für die Bildung der Proteine sind die sogenannten Nukleinsäuren in der DNA und RNA. In der DNA ist der genetische Code gespeichert. Dieser bestimmt, welche Eiweiße produziert werden und wie sie wirken. Neben den Eiweißen und Nukleinsäuren benötigt jeder Organismus auch Kohlenhydrate und Fette. Während die Proteine für den Aufbau und die Funktionen des Körpers verantwortlich sind, liefern Kohlenhydrate und Fette die nötige Energie für die körperlichen Prozesse.

Die Grundbausteine dieser biologischen Wirkstoffe sind durch die biochemischen Zyklen eng miteinander verzahnt. So spielt der Zitronensäurezyklus (Citratzyklus) für den oxidativen Abbau organischer Verbindungen zur Energiegewinnung eine große Rolle. Innerhalb dieses Zyklus können jedoch die Grundbausteine von Kohlenhydraten, Fetten und Eiweißen ineinander umgewandelt werden.

Für fast jeden Reaktionsschritt im Organismus sind unter anderem ein oder mehrere Enzyme notwendig. Des Weiteren stellt das Hormonsystem einen übergeordneten Regulationsmechanismus dar, um körperliche Funktionen miteinander zu koordinieren. Auch die Informationsweiterleitung innerhalb der Zellen, zwischen den Zellen und insbesondere zwischen den Nervenzellen ist eng verknüpft mit allen anderen biochemischen Prozessen.

Die Prozesse sind gut miteinander abgestimmt und bedingen sich gegenseitig. Diese gute Abstimmung der Vorgänge hat sich im Laufe der Evolution herausgebildet. Wäre das nicht der Fall, könnten die Organismen nicht überleben oder sich gar nicht erst entwickeln.

Krankheiten & Beschwerden

Da für jeden Reaktionsschritt bei der Umwandlung der Stoffe Enzyme notwendig sind, kann bereits ein fehlerhaftes Enzym zu erheblichen krankhaften Prozessen führen. Fehlerhafte Enzyme entstehen durch Genmutationen, wobei oft nur eine Aminosäure ausgetauscht ist.

Ein Beispiel ist die Phenylketonurie. Hier ist das Enzym, welches den Abbau der Aminosäure Phenylalanin katalysiert durch eine Genmutation in seiner Wirkung eingeschränkt. Die Ansammlung von Phenylalanin im Gehirn bewirkt bei Nichtbehandlung schwere geistige Schäden. Eine phenylalaninarme Ernährung kann den Heranwachsenden vor dieser Erkrankung bewahren.

Viele weitere Stoffe sind für den Körper essenziell. Das heißt, sie müssen mit der Nahrung zugeführt werden. Das gilt für Vitamine, Mineralien oder auch einige Aminosäuren. Wenn sie in der Nahrung fehlen, kommt es zu Mangelerscheinungen, die oft mit schweren Erkrankungen verbunden sind, wie beispielsweise Skorbut bei Vitamin-C-Mangel.

Ein weiteres typisches Beispiel für erworbene Stoffwechselstörungen ist das metabolische Syndrom mit Adipositas, Diabetes mellitus, Fettstoffwechselstörungen und Arteriosklerose. Ursache dafür ist eine jahrelange falsche Ernährung mit zu vielen Kohlenhydraten und Fetten, was im biologischen Bauplan des Menschen nicht verarbeitbar ist.

Quellen

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