Energiegewinnung im Körper

Die Energieproduktion im Körper

Die Karosserie muss dann sicherstellen, dass neues ATP produziert wird. Um Energie zu erzeugen, werden die Makronährstoffe im Körper allmählich oxidiert. Die letztgenannte Reaktion spielt jedoch eine untergeordnete Rolle bei der Energieerzeugung. Wir haben zwei Möglichkeiten, Energie für unseren Körper zu erzeugen.

Sportarten | Muskelaufbau und -aufbau, Energiegewinnung und -versorgung und Sport Ernährung

"Der Ausdruck sportliche Betätigung umfasst unterschiedliche Formen von Bewegung, Spiel und Wettkampf, von denen die meisten im Rahmen der menschlichen Bewegung stattfinden. Der Mensch hat mit seinen ca. 400 Muskelgruppen, die etwa 40% des Körpergewichtes darstellen, ein großes Potenzial. Die Muskulatur ist ein wenig wie eine Zwiebel: unter jeder Ebene befindet sich eine weitere Ebene.

Der hochstrukturierte Körper hat jedoch eine noch komplexere Struktur. Die Muskulatur ist von einem straffenden Gewebe, der so genannten Faszien, umhüllt. Während der Muskelzusammenziehung gleiten die beiden Muskelfäden Aktin und Mysin teleskopisch zusammen und verkürzen so den Muskeln (Gleittheorie der Fäden). Für einen reibungslosen Ablauf der Muskelkontraktionen wird zusätzlich zu den Mineralien Calcium und Magnesit zusätzlich Kraft benötigt.

Zwei hochenergetische Phosphat-Verbindungen liefern die nötige Kraft für die Muskelarbeit: Je nachdem, ob Schnelligkeit oder Belastbarkeit gefragt sind, variieren die Ansprüche an einen Muskeln. Die Muskulatur erfüllt die unterschiedlichen Ansprüche mit unterschiedlichen Faserarten. Die vorherrschende Muskelfaserart entscheidet über die Energieproduktion im Muskel: Die roten Fasern eignen sich besonders für lang andauernde Dauerbelastungen (aerob, mit Sauerstoff).

Sie verwenden vor allem Kohlehydrate und Fettsäuren als Treibstoff. Diese schöpfen ihre Kraft vor allem aus KP, ATP und dem aeroben Weg der Kohlehydratverbrennung. Mit dem Verbrennen der wichtigsten Nährstoffe (Kohlenhydrate, Fettsäuren, Proteine) erhält der Körper Kraft in Gestalt von Adenosintriphosphat. Es wird nicht die gesamte benötigte Menge an Kraft verbraucht und so wird ein Teil als Creatinphosphat, Glycogen oder Körperfett zwischengespeichert, um später - wenn nötig - ATP zu erholen.

Die folgenden Kraftspeicher sind für den Körper verfügbar: Der Einsatz der Energiequellen ATP, KP, Glycogen und Fette ist abhängig von der Sportart und Länge der Beanspruchung (siehe Abbildung). Aus den Energiequellen wird die benötigte Leistung auf drei verschiedene Weisen erlangt. Wie aus der Übersicht hervorgeht, sind die rasch vorhandenen Energievorräte nur bedingt verfügbar.

Obwohl die Versorgung direkt durch ATP und KP erfolgen kann, ist die verfügbare Energiemenge dieser Energieversorger nur für wenige Augenblicke ausreichend. Während längerer Muskeltätigkeit wird der Muskeln durch den Zerfall von Glukose oder Speisefettsäuren die nötige Kraft zugeführt. Da jedoch viel Luft für die Freisetzung von Fettenergie erforderlich ist, wird dieser Stoff nur bei mäßiger und längerer Exposition ab 120 Minuten stärker ausgenutzt.

Glukose, das essentielle Abbau-Produkt der Kohlehydrate, wird im Körper in Glykogenform in der Haut und den Muskelzellen zwischengespeichert. Bei einem durchschnittlichen Menschen enthält das Gedächtnis etwa 250-300 Gramm Glycogen im Muskulatur und 100-150 Gramm in der Leder. Da Glycogen für die langfristige sportliche Leistungsfähigkeit von Bedeutung ist, versucht der Sportler, seine Vorräte während einer Wettkampfernährung so vollständig wie möglich zu ergänzen, um während des Wettkampfes so viel wie möglich von dieser Energiequelle zu haben.

Muskel-Glykogen ist so bedeutend, weil es zur Energieversorgung verwendet werden kann. Dazu wird es in die metabolisch aktive Variante der Glukose, Glukose-6-Phosphat, überführt und durch mehrere Stoffwechselstufen (Glykolyse) in Pyruvinsäure (Pyruvat) zerlegt. Für kurze Zeit (20-90 Sek. bis max. zwei Minuten) wird ATP vorwiegend aus der Anaerobie gewonnen.

Aus Glukose hergestelltes Brennpyruvat wird in Laktat (Milchsäure) zerlegt. Auf diese Weise werden 2 Mole ATP produziert - ein etwas geringerer Energieertrag. Verglichen mit einer effektiveren Aerobe Glykolyse ist die aerobe Version zweimal so flott. Dadurch wird der pH-Wert im Körper gesenkt, was die wichtigen Muskelkontraktionen inhibiert.

In zunehmendem Maße beginnt die anaerobe Glykolyse mit einer verlängerten Einwirkzeit von mehr als 2min. Zuerst findet jedoch eine Vermischung von anaerober und aerober Energiezufuhr statt (zwischen 2-8 Minuten). Nur nach etwas längerer Bewegung (über 8 Minuten) dominiert die anaerobe Glykolyse. In zunehmendem Maße wird nun für den Glukosestoffwechsel aufbereitet.

Glukose wird auch während der Aerobe Gylcolyse zu Brenztabletten zersetzt. Allerdings erfolgt keine Umsetzung zu Acetyl-CoA, sondern ein weiterer Abbauprozess. Acetyl-CoA wird über mehrere Stufen (im Citratzyklus) komplett zu Wasserstoff und Kohlendioxid zersetzt, wodurch wiederum eine Energiefreisetzung in ATP erfolgt. Die aerobe Glykolyse kann aus einem Glukosemolekül 32 Mole ATP gewinnen, das sind 30 Mole mehr als bei der Anaerobe!

Aus energetischer Sicht ist dieser Weg daher sehr wirksam, wenn seine große Effektivität auch auf Zeitdruck geht. Geringe Stressintensität und eine lange Stressdauer (ab 120 Minuten) sind die Voraussetzung dafür, dass der Körper zur Energiegewinnung Fette einsetzen kann. Dies erspart die schnelleren mobilen Kraftspeicher (Glykogen) und steht für den kurzfristigen Einsatz, z.B. Sprints, zur Verfügung. 2.

Selbst wenn die Glycogenspeicher aufgebraucht sind, verändert sich der Körper in die Fettreserve. Die Fette (genauer: die Triglyceride) werden aus den Lagern ausgeschieden und durch Lipasen (Enzyme) allmählich zu Acetyl-CoA zersetzt. Die Zersetzung einer Fruchtsäure führt zu etwa 107 Molen ATP. Der Fettabbau stellt also noch mehr Leistung zur Verfügung als der von Kohlehydraten.

Weil die Sauerstoffzufuhr durch die Lungen eingeschränkt ist, ist der Fettverlust jedoch weniger wirksam als der Verlust von Kohlenstoff. Im Ruhezustand verwendet der Körper Kohlenhydrate und Fett zu etwa gleich großen Anteilen zur Energiegewinnung. Dazu verwendet der Muskeln hauptsächlich Glukose aus dem Körper und Fettzellen aus dem Knochen.

Während des intensiven Trainings verlagert sich das Nährstoffverhältnis in Kohlenhydratrichtung (Muskelglykogen). Im Ausnahmefall, wie z.B. bei Hunger (d.h. absoluter Energiemangel) und Kohlenhydratmangel, können auch Muskel-Proteine zur Energieversorgung genutzt werden. Die Zersetzung von Muskelproteinen ist natürlich schädlich, da sie in starkem Kontrast zu dem Bestreben des Athleten steht, die Leistung zu erhöhen.

Damit diese Situation gar nicht erst eintritt, sollten Athleten eine genügende Energiezufuhr mit einem ausreichenden Kohlenhydratgehalt sicherstellen. Welcher Energieträger im sportlichen Bereich eingesetzt wird, ist letztlich abhängig von den Umweltbedingungen (Belastungsdauer, Stressprofil, Sauerstoffangebot, Belastungsintensität etc.), der physischen Verfassung und dem Metabolismus des Teilnehmers.

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