Anaerobe Laktazide Energiegewinnung

Sekundäre Lactacide Energieerzeugung

Dies wird als anaerobe Altsäurephase der Energieversorgung bezeichnet (kein Sauerstoffbedarf, keine Milchsäure als metabolisches Endprodukt). - Energieerzeugung ohne Sauerstoff und ohne Bildung von Milchsäure (Laktat). Energieversorgung im Bereich der Muskulatur' Bernds kleines Handbuch In unserem Körper gibt es mehrere Anwendungsmöglichkeiten, um Energie im Bereich der Muskulatur bereitzustellen. Daher ist das Themengebiet sehr vielschichtig, aber für unser Funktionsverständnis von Ausdauer und erfolgreichem Ausdauertraining von Bedeutung. In der Regel ist die Energieversorgung im Muskulatur vorwiegend ausdauernd.

Dazu dient der Citratzyklus in den Gefässen der Muskelzellen. Die Energieversorgung ist im Ernstfall oder in der ersten Phase der Muskelkontraktion vorwiegend anaerob (bis ca. 60 Sekunden).

Dann ( über 60 Sekunden) wirkt der Nährstoffreflex und der Citratzyklus nimmt die Energielieferung der Muskelmasse an. All diese Energieversorgungsformen werden in diesem Artikel kurz dargestellt und erläutert. Detaillierte Erläuterungen zu den verschiedenen Arten der Energielieferung erhalten Sie im Artikel Die Zellen - Struktur und Funktionsweise. Der letzte Eintrag wurde am 11. Juni 2018 um 11:36 Uhr bearbeitet.

Der Bau und die Wartung dieser persönlichen Website haben mich viel Zeit gekostet. Bei der Erstellung und Wartung dieser Website habe ich viel Zeit aufgewendet.

MUSKELKRAFT > WISSEN UND TIPPEN

Es handelt sich um ein sogenanntes "energiereiches Phosphat", das durch seine Zersplitterung die Kontraktion der Muskeln (Muskelverkürzung und/oder Muskelspannung) bewirkt. Weil nur eine sehr kleine Quantität ATP in der Muskulatur gelagert wird, muss diese Chemikalienenergie im Stoffwechsel der Muskeln konstant generiert werden, damit sie in elektrische Energien umwandeln kann.

Zusätzlich zur mechanischer Arbeit, die z.B. zur Bewegung genutzt wird, generiert die Muskulatur auch Wärmeenergie: Bei der körperlichen Betätigung wärmen wir uns auf. Interessanterweise wird nur ein Viertel bis höchstens ein drittel der umgewandelten Energien als mechanischer Energieträger für die Muskulatur zur Verfugung stehen und der größte Teil der Energieumwandlung geht in Gestalt von Hitze "verloren".

Wenn man den Muskeln als Maschinen betrachten würde, wäre sein Effizienz verhältnismäßig niedrig. Beim Muskelaufbau wird die Chemie (ATP) in die Mechanik und Hitze umgerechnet. Mit welchen Energieträgern steht die Bildung von ATP zur Auswahl? In den Muskeln wird, wie bereits gesagt, nur eine sehr geringe Dosis ATP gelagert (ca. 2 kcal).

Dazu kommt ein zweites "energiereiches Phosphat", Creatinphosphat, das ATP aus ADP durch Dekolleté unmittelbar nach der Dekontamination erneuern kann, aber auch nur in geringem Umfang (ca. 4 kcal) vorkommt. Das energiereiche Phospat als unmittelbar vorhandene Chemieenergie ermöglicht eine unmittelbare physikalische Spitzenleistung durch einen höchstmöglichen Energiefluss (ATP-Bildung pro Zeit), jedoch nur für wenige s.

Folglich muss es für die ATP-Produktion Energien mit höherer Leistungsfähigkeit gibt. Tatsächliche Energielieferanten sind die Inhaltsstoffe Kohlehydrate und Fette. Kohlehydrate werden als Glycogen (Speicherform von Glucose = Glucose) in den Muskeln und zu einem kleinen Teil auch in der Haut (max. 100 Gramm) zwischengespeichert. Der Energielieferant erlaubt eine hohe Ausdauerbelastung von bis zu etwa eineinhalb Std. Die Energieversorgung erfolgt über die gesamte Lebensdauer.

Der mit Abstand größte Energiereservoir sind die Fettsäuren, die nicht nur unter der Schale (Unterhautfettgewebe), sondern auch in der Bauchhöhle um die internen Organe (viszerales oder Bauchfettgewebe) herum gelagert werden. Die in den Fettablagerungen gespeicherte energetische Wirkung - auch in den Muskeln selbst, etwas Körperfett wird abgespeichert - ist bei schlankeren Menschen das 30- bis 50-fache der in Glykogenform abgespeicherten energetischen Wirkung (bei fetten Menschen ist diese dementsprechend höher).

Wie weit die Energieträger "erschlossen" werden, richtet sich danach, wie rasch, wie viel und wie lange im Muskulatur eine Energieversorgung stattfindet oder erfolgen kann - also wie stark und wie lange die physische Anstrengung stattfindet. Es gibt zwei wesentliche Mechanismen der Energieversorgung: Kohlenstoffdioxid und Wasserstoff (CO2 + H2O), bei denen Glucose durch den Abbau von Glykogenen (Glykolyse) und Fette durch die Fettabspaltung (Lipolyse) zugeführt wird.

Die anaerobe Energieversorgung: Entstehung von ATP ohne Sauerstoffverbrauch. Für den Stoffwechsel der Muskeln gibt es damit 4 verschiedene Möglichkeiten der Energiegewinnung, die in Abhängigkeit von der Stärke und Länge der physischen Last genutzt werden. In erster Linie ist es das Maß der Lastintensität, das die jeweilige Energieversorgung ausmacht. Beispiel-Jogging: Geringe Stressintensität, d.h. Aerobic-Energieversorgung durch hauptsächlich Fettabbau, sei es nur für 5 min oder max. 1 Stunde.

Im Prinzip gibt es immer eine "Gegenüberstellung" der individuellen Energieversorgungsmechanismen mit fließende Übergänge in Abhängikeit von der Intensität der Last und keine "Gegenüberstellung", wie oft angenommen wird. Dabei ist die Energiezufuhrgeschwindigkeit, die bereits genannte Energiedurchflussrate (ATP-Bildung pro Zeit), natürlich am höchsten im Bereich des Anaerob-Laktosäure-Mechanismus und sinkt in der Anaerob-Glykolyse (Anaerob-Laktosäure-Mechanismus), der Ärobatik der Glucoseverbrennung und der Fettstoffverbrennung um je etwa die Hälfe.

Der Energieinhalt steigt in derselben Größenordnung an. Intensitäts- und Kapazitätswerte der physikalischen Leistungen verhält sich entsprechend der entsprechenden Energieversorgung gegensinnig. Dabei sinkt die höchstmögliche Energie in der Größenordnung Anaerobe - Alactinsäure (energiereiche Phosphate) -> Anaerobe - Milchsäure (anaerobe Glukolyse, inkomplett verbrennung von Glukose) -> Anaerobe Glukolyse (vollständige Glukoseverbrennung) -> fettige Verbrennung, die mögl. Lastspieldauer steigt in der selben Zeitspanne.

Kommen wir nun zu den individuellen Merkmalen der Energieversorgung näher. Auch die dabei aufgenommenen energieintensiven Phospate werden sehr schnell (nach wenigen Stunden bis einigen wenigen Wochen, je nach Trainingszustand) wieder hergestellt. Bereits seit einigen Jahren ist die hoch dosierte Zufuhr von Kreatin im Kraft- und Sprintsport weit verbreitet, um die Phosphatspeicherung der Muskeln zu erhöhen und damit die Leistungsfähigkeit zu erhöhen.

Energieversorgung mit anaerober Milchsäure (anaerobe Glykolyse): Dieser für die Ausdauer und vor allem für die Geschwindigkeitsausdauer ausschlaggebende Wirkmechanismus liefert die notwendige Kraft für eine sehr arbeitsintensive, höchstmögliche Performance zwischen 15 und 45 (max. 60) s. Hier ist die Lastdauer für die reine alazide Energieerzeugung bereits zu lang, für eine Mitwirkung an der Verbrennung von aerober Glukose zu kurz und die Lastintensität zu hoch.

Die aus dem Muskel-Glykogen kommende Glucose wird vollständig verheizt, wodurch Lactat ("Milchsäure", genauer: das Milchsäureanion ) gebildet wird, das sich in den durch die H+-Bildung gestressten Muskeln ansammelt. Das Ergebnis ist eine metabolische Acidose ("Hyperazidität"), die nicht nur Schmerzen verursacht, sondern letztlich die Leistungsfähigkeit einschränkt, da in saurer Umgebung (Grenzwert ist ein pH-Wert von 7) die Kontraktion der Muskeln durch die Hemmung des Enzyms behindert wird - man ist "blau", wie der Jargon sagt.

Die anaerobe Glycolyse erhält man durch den Abbauprozess von 1 Mol Glucose zu 2 Mol Milch. Mit der vollständigen Oxydation von 1 Mol Glucose (siehe Abschnitt 3 unten) werden 38 Mol ATP erhalten. Die Entstehung von H-Atomen (so genannte zwangsgelöste Wasserstoff-Ionen = H+) ist für die Versauerung zuständig.

Der weit verbreitete Standpunkt, dass die Laktatbildung für die Stoffwechselazidose ausschlaggebend ist, ist falsch. Korrekter ist es, von einer Übersäuerung durch Milchsäurebildung zu reden, obwohl dies auch biologisch nicht ganz richtig ist, denn im anteroben Energieumsatz wird die Milchsäure nicht als solche, sondern in ihrer abgetrennten Gestalt (Milchsäure = Lactat - + H + ) ausgebildet.

Lactat und Hormone werden daher zu je einem Drittel produziert. Lactat ist daher nicht für die Muskelhypersäure zuständig, kann aber als Milchsäureanion auch der Acidose vorbeugen, da die Umsetzung von Brenztraubensäure in Lactat durch Lactatdehydogenase (LDH) einen Teil der bei der Umsetzung von Glucose in Brenztraubensäure freigesetzten Hormonprotonen einnimmt.

Lactat fungiert in diesem Falle auch als Buffer. Die weitere Freigabe von Hormonen erfolgt bei der Verseifung von ATP. Bei steigender Stressintensität und damit Energiefluss führt die Glukolyse zu einer erhöhten Akupunkturhydrolyse und einer erhöhten Freigabe von H-Atomen im Cytosol der Muschel. Bei erschöpfter Speicherkapazität kommt es zu einer Avidose.

Dementsprechend ist die steigende Milchproduktion eine Konsequenz und nicht die Grundursache für die Stoffwechselazidose. Lactat ist daher ein guter mittelbarer Indikator für den geänderten Stoffwechsel der Zellen, der zu einer Übersäuerung der Zellen beiträgt, aber er ist dafür nicht derjenige! Vgl. "Stressbedingte Stoffwechselazidose: Woher kommen die Protonen?" von R.A.Robergs und M.Amann, Esterr.

Aufgrund ihrer großen aeroben Leistungsfähigkeit und Säureverträglichkeit erzielen 400m Sprinter die bisher besten Lactatwerte (bis zu 30 mmol/l). Durch den Eintritt der Hormone aus dem "sauren" Muskeln in den Blutkreislauf kommt es zu einer kurzfristigen Extremazidose des Körpers, die in der Regel nicht lebensverträglich ist (metabolische Azidose mit pH-Werten bis 7, im gestressten Muskeln liegt der örtliche pH-Wert für kurze Zeit noch unter 7).

Die Pufferung und der Atemwegsausgleich der Acidose führen jedoch nach Beendigung der aeroben Anstrengung zu einem schnellen Rückgang der "Muskelverbrennung". Dabei wird das angesammelte Milchprodukt innerhalb weniger Stunden nach Ende der Belastung durch aerobes Verstoffwechseln (vollständiges Verbrennen) des in der Muskelmasse verbleibenden Teils durch Überführung in Brennpyruvat parallelisiert (Laktat/H+-Kotransport).

Der in den Kreislauf gespülte Milchsaft wird in der Lunge und den Muskeln über Glucose zu Glukogen gebildet, wird aber auch von den Herzmuskeln zur Energiegewinnung genutzt (Übrigens: Milchsaft hat nichts mit "Muskelkater" zu tun, wie manche noch denken). Lactat ist daher kein "Abfallprodukt", sondern fungiert sowohl zur Speicherung von Energie als auch als Energieträger.

Daher ist es notwendig, die anaerobe Last nach einer starken aeroben Last (Leckage, Zyklen...) für einige wenige Stunden verschwinden zu laßen, da der Milchpulverabbau und damit die Muskelregeneration viel schneller erfolgt als bei der körperlichen Ruh. Energetische Versorgung (Glukose und Fettsäureoxidation): Dieser Produktionsmechanismus von ATP wird im Ausdauersport eingesetzt, wo die optimale Sauerstoffzufuhr (VO2max) von entscheidender Bedeutung ist.

Wenn die physische Anstrengung einer grösseren Muskulatur mehr als 90 Sek. andauert, spielt die energetische Aerobie (=oxidativ) die ausschlaggebende Funktion (Wie bereits oben beschrieben, startet die Fettabbrennung nicht nach einer 1/2 Stunde!). Die beiden Inhaltsstoffe Kohlehydrate und Fett werden immer als Energielieferant genutzt ("Die Fettsäuren brennen im Kohlenhydratbrand ": also die Gelenkbildung von CoenzymA, das in den Citratkreislauf eingebracht wird), wodurch je nach Intensität der Beanspruchung ein reibungsloser übergang in der proportionalen Energiedosierung erfolgt, der hauptsächlich vom Belastungszustand abhängig ist.

Mit sehr intensivem aerobem Bedarf (z.B. 5000m Lauf) werden fast ausschliesslich Kohlehydrate (in Gestalt von Glukogen oder Glukose) und mit umfangreicheren, länger anhaltenden Lasten (z.B. im Straßensport) noch mehr Fruchtsäuren aufbereitet. Da bei intensiver Ausdauerbelastung die Glucose teilweise vollständig abgebrannt wird, ist die anaerobe Glukolyse bis zu einem bestimmten Grad auch an der sonst ausdauernden Energieversorgung beteiligt.

Allerdings müssen in diesem Falle die Lactatbildung (anaerob) und der Lactatabbau (aerob) im Gleichgewicht sein, um eine Überversauerung zu verhindern. Diese korrespondiert mit der einzeln höchstmöglichen und über einen langen Zeitabschnitt aufrechterhalten werden kann, der sogenannten "Schwellenleistung" an der sogenannten aeroben Grenze (genauer: aerob-anaerobe Grenze oder kontinuierliche Leistungsgrenze), dem ausschlaggebenden Merkmal im Leistungssport.

Der anaerobe Schwellenwert wird oft als 4 mmol/l Lactat vorgegeben, ist aber nur ein Mittelwert, weshalb er im Wettkampfsport einzeln bestimmt werden sollte (z.B. bei Marathonläufern beträgt die kontinuierliche Leistungsgrenze deutlich unter 4 mmol/l, bei ungeschulten Läufern in der Regel oberhalb). Ist die gewählte Trainingsintensität zu hoch (oberhalb der Anaerobschicht), würde eine Erhöhung der muskulären Versauerung mit einer entsprechenden Ansammlung von Hormonen und damit auch von Lactat (Laktatbildung über Laktatabbau) zu einer frühzeitigen Beendigung des Trainings führen (siehe Pkt. 2).

Setzt sich die Dauerbelastung fort, ist der Muskulaturstoffwechsel nun auf eine erhöhte Fettabbrennung in Abhängigkeit davon ausgerichtet, wodurch diese Energieversorgung mehr Nährstoff verbraucht und nur halb so rasch abläuft wie bei der oxydierenden Glucoseverbrennung (geringerer Energiefluss, s. oben). In den folgenden 3 Tagen wird die Muskelmasse durch weitestgehend kohlehydratfreie Nahrung sowie Weiterbildung und danach ein bis zwei Tage bis zur Konkurrenz mit umfangreichem Kohlenhydratfutter "gefüttert".

Für ein Ausdauertraining, das mehr als zwei Std. dauert, ist ein gut ausgebildeter Metallstoffwechsel von entscheidender Bedeutung, um trotz der vergleichsweise geringen Energiezufuhr eine größtmögliche Stressintensität zu ermöglichen und gleichzeitig wertvolle Glykogenspeicher zu sparen. Ersteres ist auf die Aerobic-Energieversorgung und damit Ausdauer durch ihren Inhalt an Myoglobin (roter Muskelpigment), das in der Lage ist, Sauerstoffe zu lagern, sowie Anorganismen ( "Kraftwerke der Zelle", in denen die oxydierende Verbrennung von Glucose und Fruchtsäuren stattfindet) und an oxydierenden Fermentilen (Biokatalysatoren für Aerobic-Glucose und Fettverbrennung) sowie an oxidierenden Fermenzien ausgerichtet.

Dagegen zeichnen sich die "schnellen" Muskelstränge durch einen erhöhten Anteil an energiehaltigen Phospaten und Fermenten aus, die sie auch ohne den Einsatz von Luftsauerstoff abspalten und abbaut und sich so auf die anaerobe Energieversorgung, d.h. Stärke und Geschwindigkeit, aus. Konkret: I. Fasern = ST-Fasern: "langsame" oder "langsame Zuckung" mit hohem Ermüdungswiderstand, hohem ATPase-Konzentrationsgrad, verhältnismäßig geringem Glykogenanteil und geringer SDH-Konzentration (Succinat-Dehydrogenase) sowie dem oben genannten myoglobinischen Anteil und einer großen Zahl von mitochondrianischen Stoffen (den "Kraftwerken der Zelle", in denen die oxidative Verbrennung von Glucose und Fettsäuren erfolgt).

Diese kommen vor allem in der "roten" Muskelmasse vor und haben durch eine gute Kapillarisation eine gute Energiezufuhr. Sie liefern sehr schnell Strom, insbesondere über die Glukolyse, die für kurzzeitige oder stoßweise Lasten mit hohem Kraftaufbau ist. Beim Muskelaufbau wird die Chemie (ATP) in die Mechanik und Hitze umgerechnet. Mit zunehmender Energiefließrate (ATP-Bildung pro Zeit) ist die Performance umso besser.

Unsere Energieressourcen sind die Inhaltsstoffe Kohlehydrate und Fette, die je nach Stärke und Länge der physischen Anstrengung auf verschiedene Weise zur Energiegewinnung genutzt werden. Jeder Sport erfordert eine spezielle Energieversorgung, die auf die jeweilige Muskelfaser abgestimmt ist. Das Energieangebot im Stoffwechsel der Muskeln hängt vom Training und teilweise auch von der Nahrung ab.

Die Muskeln können die kostbaren Glykogenspeicher umso wirtschaftlicher nutzen, je besser der Stoffwechsel angeregt wird.

Mehr zum Thema