Grundlagen der Energiebereitstellung

Muskelarbeit entsteht aus der Umwandlung chemischer in mechanische Energie. Dem Muskel stehen drei verschiedene Formen der Energiebereitstellung zur Verfügung, die allerdings nur schematisch voneinander getrennt werden, in Wirklichkeit greifen sie wie Zahnräder ineinander.

Die wichtigste Form der Energiebereitstellung, die die meiste Energie liefert und auch die beiden anderen Energieformen nach Benutzung wieder nachspeist, ist die Verbrennung, die aerobe Energiefreisetzung. Verbrannt werden Kohlenhydrate und Fette, wobei die wichtigste Energiequelle die Kohlenhydrate, hier ganz besonders der Traubenzucker (Glukose – C₆H₁₂O₆), darstellen.

Unter energetisch ungünstigen Bedingungen, wenn der Muskel nicht verbrennen kann, kann er auch ohne Sauerstoff Energie aus Glukose freisetzen, und zwar durch Aufspaltung eines Glukosemoleküls in zwei Milchsäuremoleküle (Laktat). Diese Form wird anaerobe laktazide Energiefreisetzung bezeichnet. Die Milchsäurebildung wird so lange nicht in Anspruch genommen, wie genügend aerobe Energie bereitgestellt wird.

Dem Muskel steht auch ohne Milchsäurebildung und Verbrennung ein gewisses Maß an Energie in Form von in ihm gespeicherten energiereichen Substanzen zur Verfügung (anaerobe alaktizide Energiefreisetzung).  Dabei handelt es sich um  die „energiereichen Phosphate“ Adenosintriphosphat (ATP) und Kreatinphosphat.

Die Schlüsselsubstanz in der Energiefreisetzung ist das ATP, bestehend aus Adenosin, an das drei Phosphatgruppen angehängt sind. Eine Muskelkontraktion kann nur mit der Energie durchgeführt werden, die bei der Abspaltung eines dieser Phosphate frei wird. Es bleibt dann ein Adenosin mit zwei Phosphatresten (Adenosindiphosphat, ADP) übrig. Von dieser energiereichen Verbindung verfügt die Muskelzelle über eine sehr geringe Reserve, die nur für wenige Muskelkontraktionen ausreicht.

Bei längerer Arbeit steht dem Muskel noch Kreatinphosphat zur Verfügung. Wird dieses aufgespalten, kann mit Hilfe der freiwerdenden Energie wieder ADP und Phosphat zu ATP umgewandelt werden, der Muskel kann sich weiter kontrahieren, (Reserve für 5-8 Sekunden).

Soll  der Organismus über längere Zeit belastet werden, so muß dieser Energiespeicher wieder aufgefüllt werden. Am effektivsten geschieht dies durch Verbrennung von Glukose. Die Verbrennung beruht darauf, daß sich Glukose mit Sauerstoff (O₂) verbindet.

 C₆H₁₂O₆ + 6O₂   <===>  6CO₂ + 6H₂O + Energie

Diese Reaktion findet in Wirklichkeit über zahlreiche Einzelschritte statt.

Als weitere Brennstoffquelle stehen die Fette zur Verfügung. Ein Gramm Fett liefert mehr als doppelt soviel Energie (9.3 kcal.) wie ein Gramm Kohlenhydrate (4,1 kcal.). Die Fette verbrennen im Feuer der Kohlenhydrate.

Quellen:

www.biochem.mpg.de

Sport und Bewegungstherapie; Deutsche Ärzte

Forever Young; Ulrich Strunz

www.max.de