Ohne Stickstoffverbindungen gibt es kein Leben

Experimente:
Versuch: Nachweis von gebundenem Stickstoff in organischen Verbindungen


Am Kreislauf der Stickstoffverbindungen sind in beträchtlichem Umfang Lebewesen beteiligt. Sie bauen die Verbindungen aber nicht nur ab oder um, sondern synthetisieren aus ihnen körpereigene Substanzen, die sie unbedingt für nahezu alle Funktionen ihres Organismus benötigen. Deshalb können z. B. Pflanzen ohne gute Stickstoffversorgung durch Düngung nicht wachsen. Pflanzen stehen am Anfang der Nahrungskette. Das Folgende gilt deshalb für alle Lebewesen.

Ausgangsverbindung für die biochemischen Synthesen unter Beteiligung des Elements Stickstoff sind bei höheren Lebewesen die Ammonium-Ionen.

Mit ihnen werden zunächst Aminosäuren aufgebaut. Aus diesen synthetisieren die Zellen Peptide bzw. Proteine (Eiweiß). Diese haben im Körper vielfältige Funktionen: Proteine geben dem Körper nicht nur Stütze und Halt und sorgen für seine Beweglichkeit, sondern sind als Enzyme (Biokatalysatoren) von großer Wichtigkeit. Auch der Immunapparat ist ohne Proteine nicht denkbar. Viele kleinere Peptide finden sich vor allem als Hormone im Körper.

Aber auch die Vererbung beruht auf Stickstoffverbindungen. Die genetischen Informationen sind als so genannter Genetischer Code in den Nucleinsäuren im Zellkern verborgen (nucleus, lat. Kern). Diese steuern den Aufbau der Proteine. Leider gilt das auch für die Viren, die sich letztlich wie wild gewordene Gene verhalten.

Mit den Bausteinen der Nucleinsäuren, den Nucleotiden, ist der Energiestoffwechsel eng verbunden. Hier sei an das Adenosintriphosphat (ATP) erinnert. Das ist ohne Zweifel die am meisten umgesetzte biochemische Substanz der Erde.

Andere Stickstoffverbindungen stellen Komplexe dar. Beispiele sind die aktiven Zentren von Hämoglobin und von Chlorophyll. Sie sind eng mit dem Geschehen des Lebens verbunden. Ohne Chlorophyll gäbe es keinen Sauerstoff, und ohne Hämoglobin (und damit verwandte Stoffe wie die Cytochrome) könnte dieser Sauerstoff nicht verarbeitet werden.

Es gibt sogar stickstoffhaltige Kohlenhydrate. Diese Aminozucker spielen eine wichtige Rolle beim Aufbau der Nukleinsäuren, von Schleimsubstanzen und beim Aufbau von Molekülen zur Immunabwehr. Das Chitin, die Stützsubstanz von Insekten und Pilzen, ist ein Polysaccharid aus Aminoglucose.

Ein Beispiel für stickstoffhaltiges Fett ist das Lecithin, das vor allem in den Zellmembranen zu finden ist. Ohne Lecithin könnten unsere Zellen nicht mit ihrer Außenwelt kommunizieren.

Pflanzen produzieren noch sehr viel mehr Stoffe, die Stickstoff gebunden enthalten. Man spricht von sekundären Pflanzenstoffen. Viele von ihnen sind giftig, dienen der Abwehr von Fressfeinden und setzen dabei sogar Blausäure frei. Einige sind als Rauschgifte bekannt. Beispiele sind Nicotin, Coffein, Chinin oder Morphium. Man nennt diese Stoffe auch Alkaloide, da die allermeisten wie Ammoniak Basen sind, die beim Lösen in Wasser alkalische Lösungen produzieren. Aber auch viele für uns lebenswichtige Verbindungen enthalten gebundenen Stickstoff. Der Name Vitamine weist darauf hin (vita, lat. Leben).

Alle Verbindungen sind im Körper einem ständigen Umbau unterworfen. Dabei entstehen stickstoffhaltige Abbauprodukte, die der Körper wieder ausscheiden muss. Säugetiere geben überschüssigen Stickstoff vor allem über die Nieren als Ammonium-Ionen, Harnstoff und Harnsäure ab. Diese Verbindungen nehmen die Bakterien und Pflanzen auf, bilden daraus wieder Biomasse und schließen damit den Stickstoffkreislauf.


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Letzte Überarbeitung: 17. Mai 2006, Dagmar Wiechoczek