Energiegewinnung in der Muskelzelle
Bedeutung des Energiestoffwechsels bei Ausdauerleistungen
 
Die Energie für sportliche Leistungen wird nicht unmittelbar aus der Nahrung (Kohlenhydrate, Fette, Eiweiße) gewonnen. Das in allen Körperzellen gespeicherte  Adenonsontriphosphat (ATP)  liefert die notwendige Energie. Je nach Beanspruchung können dabei unterschiedliche Phasen der Energiebereitstellung durchlaufen werden.


 Wichtig dabei ist, ob dies mit ausreichender Sauerstoffaufnahme (aerob)  oder unzureichender Sauerstoffaufnahme (anaerob) geschieht und ob dabei Laktat (Milchsäure) entsteht oder nicht. Bei einem 800m-Lauf sieht dies ungefähr so aus. Erklärungen zum Schema


 (nach Keul u.a)

Videos: Physiologie des Laufens (Quarks und Co) Text:Stoffwechsel und Energie


1. Die anaerob-alaktazide Phase der Energiebereitstellung
(rote und blaue Kurve)
 

Schema

Schema

Man nennt dies die anaerob-alaktazide Phase der Energiebereitstellung
(kein Sauerstoff erforderlich, keine Milchsäure als Stoffwechselendprodukt).

Zunächst zerfällt das das in den Mitochondrien vorhandene ATP.
Das ATP zerfällt  bei der Muskelkontraktion in das Adenosindiphoshat (ADP) und einen Phosphatrest P.

Der Körper muss dann dafür sorgen, dass neues ATP hergestellt wird.
Die Energie eines weiteren Phospats in der der Muskelzelle, des Kreatinphoshats (KP), 
sorgt kurzfristig dafür, dass aus ADP und P wieder ATP entsteht (Resynthese von ATP).
 

 

2. Die anaerob-laktazide Energiebereitstellung
(grüne Kurve)
 
Noch bevor die Vorräte an energiereichen Phosphaten verbraucht sind, ist die nächstschnellere Variante des Energiestoffwechsels aktiv geworden, die anaerob-laktazide Energiebereitstellung durch den Abbau von Glukose.
Bereits nach einigen Sekunden wird die anaerob-laktazide Energiebereitstellung genutzt. Dieser Weg wird immer dann bestritten, wenn nicht genug Sauerstoff zur Energiegewinnung zur Verfügung steht.

Die benötigte Energie steht dabei schnell zur Verfügung, die Energieausbeute ist aber gering, da das Zuckermolekül nicht vollständig zerlegt wird. Es entsteht Milchsäure (Laktat), die schnell zur Ermüdung führt, wenn sie sich verstärkt anhäuft.
Die Ausbeute von 2 Molekülen ATP aus einem Molekül Glukose ist  gering; der anaerob-laktazide Stoffwechsel arbeitet also in Hinblick auf die Ausnutzung der Nahrungskohlenhydrate unökonomisch. Bei erschöpfenden Anstrengungen mit einer Belastungsdauer von etwa einer Minute wird der anaerob-laktazide Stoffwechsel ausgereizt; mit einem Anteil von maximal rund 70 %  an der Gesamtenergieproduktion wird ein Höhepunkt etwa 45 Sekunden nach Beginn der harten zusätzlichen körperlichen Belastung erreicht. Im Spitzenbereich werden bei Auslastung des anaerob-laktaziden Stoffwechsels Laktatkonzentrationen bis zu 25 mmol/liter im Blut gemessen; in dieser Hinsicht Untrainierte erreichen 7-8 mmol/l.
3. Der aerob-alaktazide Abbau von Glukose und Fett(säuren)
(graue Kurve)

Nur wenn genug Sauerstoff zur Verfügung steht, kann die Glucose vollständig abgebaut werden.
Dieser Vorgang dauert aber deutlich länger, wie man der Grafik entnehmen kann.
Die Energieausbeute ist aber deutlich größer (38 Moleküle ATP aus einem Zuckermolekül). Auf aeroben Weg können zudem auch die Fettsäuren abgebaut werden.


 
Schema: Energiegewinnungsprozesse
Überblick


Arbeitsblatt Energiebereitstellung
 

Neue Erkenntnisse zum Thema Laktat ("Spiegel-Online " 8.6. 2013)


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