Energiebereitstellung und Energieträger

Einleitung

Über den Tag hinweg verbraucht der Körper eine gewisse Menge an Energie. Diese verbrauchte Energie benötigt er wieder zurück.
Letztendlich geht es um die Gewinnung des universellen Energieträgers ATP (Adenosintriphosphat).

Nur mithilfe von ATP kann eine Muskelkontraktion stattfinden!

Bei der Spaltung von ATP wird nämlich Energie freigesetzt.
Da aber die ATP Speicher im Körper begrenzt sind, muss es wieder resynthetisiert werden.

Jeder der folgenden Energieträger kann dazu benutzt werden, um über verschiedene Stoffwechselwege ATP und damit Energie zu erzeugen:

• Kreatinphosphat
• Kohlenhydrate
• Fette
• (Eiweiße (Proteine) werden aufgrund des sehr geringen Anteils an der Energiegewinnung hier vernachlässigt)

(–> Bild 11)

Die Energiebereitstellung durch die Spaltung dieser Energieträger unterscheidet sich jedoch durch deren Geschwindigkeit und Energieausbeute.

Sie kann in zwei große Gruppen eingeteilt werden:

• anaerob (ohne Sauerstoffbedarf)
• aerob (mit Sauerstoffbedarf)

Welcher Stoffwechselweg vermehrt verwendet wird, ist von der Belastungsdauer und -Intensität abhängig.
Weiterhin spielen Faktoren wie Sauerstoffverfügbarkeit, körperliche Konstitution und Ernährung eine Rolle.

Anaerob Energiebereitstellung

• D.h. für diese Art der Bereitstellung wird kein Sauerstoff benötigt.

Anerob – alaktazid:

• Hier entsteht kein Laktat (Milchsäure)
• Die Bereitstellung erfolgt sehr schnell → für kurze, explosive Belastungen (2-20 Sek.)
• Die Energieausbeute ist sehr gering

Anaerob – laktazid:

• Hier entsteht Laktat
• Die Energieausbeute ist größer als durch die aerob-alaktazide Bereitstellung, läuft allerdings langsamer ab
• Bei intensiven Belastungen von bis zu 2 min

Aerobe Energiebereitstellung

• D.h. für diese Art der Bereitstellung wird Sauerstoff benötigt

Um genauer zu sein handelt es sich hier um die aerob-alaktazide Bereitstellung:

• Es entsteht kein Laktat (Milchsäure)
• Die Bereitstellung erfolgt langsam → für Belastungen ab 90 Sekunden
• Die Energieausbeute ist hoch

Wie auf der Grafik erkenntlich, ist die Spaltung von Phosphaten (wie z.B. Kreatinphosphat oder Adenosintriphosphat) anaerob – alaktazid.

Glucose kann einerseits anaerob – laktazid (= anaerobe Glykolyse) und andererseits aerob ohne dem Nebenprodukt Laktat abgebaut werden (= aerobe Glykolyse).

Fette werden ausschließlich aerob über die Lipolyse und β-Oxidation verstoffwechselt.

Geschwindigkeit und Energieausbeute

(–> Bild 12)

Bei der anaeroben Glykolyse entsteht aus dem Abbau von einem Mol Glucose zu einem Mol Laktat nur ein Mol ATP.

Bei der aeroben Glykolyse entstehen hingegen aus dem Abbau von einem Mol Glucose 38 Mol ATP.
Allerdings sind nach ca. 60-90 Minuten die Glykogenreserven bei intensiver Dauerbelastung erschöpft.

Danach muss der Körper vermehrt auf die Verstoffwechselung von Fetten zurückgreifen. Hier entstehen 130 Mol ATP.
Dieser Stoffwechselweg läuft jedoch nur halb so schnell ab und benötigt mehr Sauerstoff, weswegen die Belastungsintensität meist reduziert werden muss.

Wird die Intensität nicht reduziert, muss der Organismus wieder vermehrt seine Energie aus anaeroben Stoffwechselwegen beziehen, deren Energiespeicher allerdings schnell entleert sind und gleichzeitig durch die zunehmende Übersäuerung der Muskeln zum Belastungsabbruch führt.

Diese Grafik widerlegt zudem die weit verbreitete Annahme, dass ein bestimmter Stoffwechselweg erst nach einer gewissen Zeiteinheit beginnt.

In Wahrheit laufen die Stoffwechselwege alle gleichzeitig und parallel ab. Der Unterschied besteht darin, welchen Anteil ein bestimmten Stoffwechselweg an der Energiegewinnung hat.

Energiespeicher

Da nicht alle aufgenommenen Nährstoffe sofort verstoffwechselt werden, gibt es Speicher, um im Bedarfsfall die Energieträger zu verstoffwechseln.

Die Tabelle zeigt die Energiespeicher eines 75 Kg schweren Menschen.

Der Fettspeicher ist am größten, allerdings ist gleichzeitig die ATP Bildungsrate (in mmol/min) am geringsten. Deswegen wird der Fettstoffwechsel erst bei geringen Intensitäten trainiert, da der Körper ansonsten auf die Glykogenreserven zurückgreift.

Quellen:

• http://www.dr-moosburger.at/pub/pub023.pdf
• http://www.ernaehrung.de/tipps/sport/sportbegriff-muskulatur-energiegewinnung.php