Biologie

Das Energiesystem

Alle Stoffwechselprozesse (In pflanzlichen und tierischen Zellen) benötigen Energie in Form eines universellen biologischen Energielieferanten.

Das Adenosintriphosphat (ATP)

ATP liefert die Energie für den Transport von Stoffen durch die Zellmembran, für die Synthese von Aminosäuren und anderen Zellbestandteilen sowie für die Muskelkontraktion (zusammenziehen, halten, lösen)

ATP ist der unmittelbare Energielieferant für die Muskelkontraktion. Durch das Abspalten eines Phosphatteilchens wird Energie freigesetzt, und es bleibt ein Adenosindiphosphat (ADP), welches durch folgende Energiequellen wieder zu ATP aufgebaut werden kann:
- Kreatinphosphatquelle
- Kohlenhydratquelle
- Fettquelle.

Die ATP-Reserve ist bei maximaler Belastung nach ca. 10 sec. aufgebraucht und ermöglicht maximale Intensitäten (äusserst schnell/kräftig) z.B. beim 100m-Lauf.

Kreatinphosphatquelle:
Durch die Spaltung von Kreatinphosphat in Kreatin und Phosphat wird Energie freigesetzt, die den Aufbau von ATP aus ADP und Phosphat (P) ermöglicht. Der Kreatinphosphatspeicher verlängert die oben genannte maximale Belastung um ca. 10 sec. Dies ermöglicht maximale Intensitäten (äusserst schnell/kräftig) während total ca. 20 sec., z.B. beim 200m-Lauf.

Die Kohlenhydratquelle liefert die Energie auf zwei Arten:
- Die Spaltung von Glucosemolekülen (Traubenzucker, 6C-Atome) bei gleichzeitiger Lactatbildung (Milchsäure, 3C-Atome) setzt Energie frei zum Aufbau von ATP aus ADP und P. Dieser Prozess ist in ca. 2 min. voll ausgereizt und ermöglicht eine sehr hohe Intensität (sehr schnell/kräftig, aber schmerzhaft). z.B. beim 800m-Lauf. Diese Art der Energiegewinnung kann nur teilweise beansprucht werden, weil sie zu einem kontinuierlichem Milchsäureanstieg führt und dadurch die Intensität automatisch vermindert, z.B. beim 1500m-Lauf und länger.

- Der erweiterte Zuckerabbau mit Hilfe des Sauerstoffes (O₂), er wird auch Zuckerverbrennung genannt, ist wesentlich ergiebiger. Pro Glucosemolekül werden 38 ATP aufgebaut (bei der Zuckerspaltung = Glykolyse nur 2 ATP). Jedoch läuft dieser Stoffwechselvorgang weniger schnell ab und ermöglicht nur leichte Intensität (schnell/kräftig). Je nach Trainingszustand reicht der Zuckerspeicher bei entsprechender Belastung für 60 bis 90 Minuten, z.B. längere Läufe.

Bei der Fettverbrennung (+O₂) werden Fettsäuren (lange C-Atom-Ketten) aufgespalten. Dabei wird sehr viel Energie zum ATP-Aufbau freigesetzt. Als Beispiel liefert die Palmitinsäure 129 ATP. Dieser Stoffwechselprozess läuft langsam ab und dies bei hohem O₂-Bedarf. Deshalb ermöglicht die Fettverbrennung nur geringe Intensitäten (langsam, wenig kräftig), aber während Stunden, z.B. beim Walking.

Alle Energiequellen können gleichzeitig angezapft werden. Je nach Belastung (Intensität und Umfang) wird die eine oder andere vermehrt zum Zuge kommen. Die Fettverbrennung läuft nur bei gleichzeitiger geringer Zuckerverbrennung ab.

Die Kreatinphosphatspaltung und die Glykolyse läuft mit entsprechenden Enzymen (Reaktionsbeschleuniger) im Zellplasma ab.
Die Zucker- und Fettverbrennung laufen mit entsprechenden Enzymen in den Mitochondrien ab.