Energiebereitstellung ATP
Das Molekül Adenosintriphosphat (ATP) ist die einzige Energiequelle, die die Muskelzelle für die Kontraktion verwendet. Bei dem Kontraktionsvorgang wird eine Phosphatgruppe vom Adenosintriphosphat (ATP) abgespaltet und es entsteht dadurch Adenosindiphosphat (ADP) + Phosphat (P) + Energie. Da ATP aufgrund von Säurebildung nicht im Körper gespeichert wird, lagert der Körper bei ca. 70 kg ca. 7 g Adenosintriphosphat (ATP) ein. Dies reicht für eine Maximalbelastung von 1 bis 2 Sekunden aus. ATP kann nur durch Energiezufuhr aus anderen Stoffwechselreaktionen synthetisiert werden. Energieliefernde Prozesse sind die Spaltung energiereicher Phosphate sowie der Abbau verschiedener Nährstoffe. Die Adenosintriphosphat (ATP) Gewinnung hängt ganz von der Belastungsintensität ab, sprich das Adenosintriphosphat (ATP) -Bedarf der Muskelzelle. Bei der Energiegewinnung gibt es vier unterschiedliche Wege: Zwei Energiegewinnungswege ohne Sauerstoff (anaerob) im Zellplasma und zwei mit Sauerstoff (aerob) Stoffwechsel der Mitochondrien.
Anaerob-alaktazide Energiebereitstellung
Zu Beginn einer Bewegung der Muskulatur, greift der Körper zuerst auf die Energiegewinnung der ATP Speicher in den Mitochondrien zurück. In der Muskelzelle sorgt die Energie des Kreatinphosphats für eine kurzfristige Resynthese (Rückentwicklung) von Adenosindiphosphat (ADP) zu Adenosintriphosphat (ATP). Dieser Vorgang ist nur wenige Sekunden möglich, da der Kreatinspeicher schon nach ca. 10 s aufgebraucht ist. Der Körper benötigt bei dieser Energiebereitstellungsart keinen Sauerstoff, wodurch kein Laktat als Stoffwechselprodukt entstehen kann und es nicht zur Übersäuerung kommt.
Die Reaktionen der anaeroben-alaktaziden Energiebereitstellung:
ATP + H2O → ADP + P + Energie
ADP + Kreatinphosphat ↔ ATP + Kreatin
Anaerob-laktazide Energiebereitstellung
Nach kurzer Zeit, greift der Körper zur Energiegewinnung auf das Glykogen zurück, welches die Speicherform von Glukose (Zucker) in den Zellen ist. Durch den Abbau von Glykogen entsteht das benötigte Adenosintriphosphat (ATP). Diese Energiegewinnungsart ermöglicht die schnellste Verfügbarkeit von Adenosintriphosphat (ATP), jedoch kommt es nicht zur vollständigen Verstoffwechselung, wodurch nur eine geringe Energieausbeute möglich ist. Bei dem Abbau pro ein Mol Glykogen, werden 2 Mol Adenosintriphosphat (ATP) gebildet. Dieser Abbau erfolgt doppelt so schnell, wie der vollständige Abbau durch die aerobe Energiegewinnung. Bei der anaerob-laktazide Energiegewinnung kommt es zusätzlich durch die schnelle Resynthese (Rückentwicklung) von Adenosintriphosphat (ATP) zur Entstehung von Laktat. Dies hat zur Folge, dass dadurch Enzyme der Adenosintriphosphat Bildung (ATP) gehemmt werden und der Muskel somit schneller ermüdet. Umso höher die Belastung, desto mehr Laktat wird gebildet. Somit ist der Sportler gezwungen, die Belastungsintensität zu reduzieren.
Die Reaktionen der anaeroben-laktaziden Energiebereitstellung:
Glykogen ↔ 2ATP + Milchsäure
Aerob Energiebereitstellung über Kohlenhydrate
Bei längerer Belastung greift der Körper zusätzlich auf die aerobe (Sauerstoff) Energiebereitstellung zurück. Durch den zusätzlichen Sauerstoff wird das Glykogen vollständig verstoffwechselt, wodurch eine größere Adenosintriphosphat (ATP) Gewinnung erfolgt. Bei dem Abbau pro ein Mol Glykogen, werden 32 Mol Adenosintriphosphat (ATP) gebildet. Diese Energiegewinnung ist ca. fünfzehn mal größer als die der anaerob-laktaziden Energiegewinnung. Die dabei zusätzlich entstehenden Stoffe sind Wasser (H2O )und Kohlendioxid (CO2) , allerdings kein Laktat. Diese aerobe Energiebereitstellung ist bei stetiger Belastung im Zeitraum von ca. 45 bis 90 Minuten hauptverantwortlich für die Adenosintriphosphat (ATP) Gewinnung.
Die Reaktionen der aeroben Energiebereitstellung über Kohlenhydrate:
1 Glucose + 6 O2 + 32 ADP + 32 P → 6 CO2 + 6 H2O + 32 ATP
Zucker + Sauerstoff + ADP + P → Kohlendioxid + Wasser + ATP
Aerob Energiebereitstellung über Fette
Bei sehr langer Belastung greift der Körper zuletzt auf die Energiegewinnung durch Verbrennen der Fettzellen zurück. Um diesen Vorgang durchzuführen wird ca. 16% mehr Sauerstoff als bei der Verwendung von Kohlenhydraten verwendet. Der Prozess findet ebenfalls zum wesentlichen Teil in den Mitochondrien statt. Diese Energiegewinnungsart ist nur sehr langsam möglich, wodurch die Energiemenge pro Zeiteinheit nur maximal halb so groß ist wie die bei der aeroben Energiegewinnung über Kohlenhydrate. Aus diesem Grund, beginnt die Fettverbrennung schon nach wenigen Sekunden und deckt, solange der Glykogen-Vorrat noch nicht auserschöpft ist, bis zu 50% der Energiebereitstellung ab. Bei dem Abbau pro ein Mol Fettsäure (FFS) werden 130 Mol Adenosintriphosphat (ATP) gebildet. Diese aerobe Energiebereitstellung ist bei stetiger Belastung ab dem Zeitraum von 90 Minuten hauptverantwortlich für die Adenosintriphosphat (ATP) Gewinnung.
Die Reaktionen der aeroben Energiebereitstellung über Fette:
1 FFS + O2 → H2O + CO2 + H2O + 130 ATP
Fettsäure + Sauerstoff → Kohlendioxid + Wasser + ATP
