Aerob, Anerob, Laktat, ATP und Fettstoffwechsel. Schon oft gehört aber nie so ganz verstanden was dahinter steckt? Ist anaerobe Belastung per se schlecht weil dabei Laktat entsteht? Warum fängt der Körper erst nach ca. 45 Minuten an, Fett in Energie umzuwandeln? Die Energiebereitstellung im Körper ist ein spannendes und komplexes Thema. Es zeigt was für eine geniale Konstruktion unser Körper ist und auf wie viele verschiedene Arten der Belastung er sich einstellen kann. Los geht’s mit der wichtigsten und einzigen direkten Energiequelle des Körpers dem ATP:

ATP der Muskelbrennstoff Nr.1

Muss ein Muskel arbeiten benötigt er dafür Energie. Die einzige und unmittelbar verwertbare Energiequelle hierfür ist ATP. Dieses liegt im Muskel jedoch nur in sehr kleinen Mengen vor. Genauer gesagt reichen diese Vorräte gerade einmal für einen intensiven Belastungszeitraum von 3-4 Sekunden. Danach muss ATP über verschiedene Wege wieder neu aufgebaut und bereitgestellt werden.

Kreatinphosphat

Der Mechanismus wie das ATP neu aufgebaut wird ist, ist ziemlich einfach. Die Spaltprodukte des verbrauchten ATPS (Ap+P) werden einfach neu zusammengesetzt. Für diesen Vorgang wird aber zusätzliche Energie benötigt. Diese liefert zunächst Kreatinphosphat und im nächsten Schritt die Zerlegung von Nährstoffen. Kreatinphosphat ist ebenfalls ein Energiespeicher im Muskel mit einer in etwa 3-4-mal höheren Konzentration als ATP. Aber auch das Kreatinphosphat ist ein relativ geringer Energieträger. Nach etwa 8-10 Sekunden maximaler Belastung ist dieser entleert. Bei kurzen und hochintensiven Belastungen wird Energie also direkt aus den muskeleigenen Energiespeichern (ATP und Krp) gewonnen. Nach einer kurzen Pause von etwa 3-5 Minuten mit geringer Muskelaktivität sind diese Sofortdepots wieder aufgefüllt.

Zerlegung der Nährstoffe

Dauert die Muskelaktivität länger wird die benötigte Energie zur Wiederherstellung von ATP aus der Spaltung von Nährstoffen und der biologischen Oxidation (Verbrennung) hergestellt. Hauptenergielieferanten sind hier die Glukose als Abbauprodukt der Kohlenhydrate und die freien Fettsäuren als Abbauprodukt der Fette. Verbrannt wird auf zwei verschiedenen Wege: mittels anaerober Oxidation der Kohlenhydrate ohne Sauerstoffverbrauch und durch aerobe Oxidation der Kohlenhydrate und Fette mit Sauerstoffverbrauch.

Anaerobe Energiebereitstellung

auf anaerobem Weg wird die Energie immer dann bereitgestellt wenn der benötigte Energiebedarf pro Zeiteinheit nicht auf dem aerobem Weg gedeckt werden kann. Beschränkend wirken hier die Trainingsintensität, die Sauerstoffmenge pro Zeiteinheit, die Kapazität der Enzyme und die Größe der Nährstoffdepots in der Muskelzelle.

Anaerob-alaktizide Energiebereitstellung (Phosphorylisierung: ohne Sauerstoff, ohne Laktatbildung)
Hier entsteht die Energie durch den Spaltungsprozess von ATP und Kreatinphosphat. Sie steht sofort zur Verfügung und kommt ohne Beteiligung von Sauerstoff und Laktat aus.

Anaerob-laktazide Energiebereitstellung – Anaerobe Glykolyse ohne Sauerstoff mit Laktatbildung
mittels Glukoseabbau ohne Sauerstoffnutzung entsteht ebenfalls sehr schnell Kontraktionsenergie. Zusätzlich wird ebenfalls Laktat gebildet welches schließlich leistungsbegrenzend wirkt. Grund hierfür ist aber nicht ausschließlich Sauerstoffmangel sondern eine Reihe von Stoffwechselvorgängen deren Resultat eine fortschreitende Laktatbildung ist.

Grafik von http://www.sportunterricht.de/lksport/energiebereitstellungimmuskel1.gif übernommen und ergänzt mit © Jonas Glaubitz

Aerobe Energiebereitstellung

an diesem Punkt klärt sich warum der Körper zuerst auf die Kohlehydrate und dann auf die Fette als Energielieferant zurückgreift. Ein Glukosemolekül muss nur zweimal aufgespalten werden um endgültig verstoffwechselt werden zu können. Ein Fettsäuremolekül wiederum muss dafür sieben bis neunmal zerlegt werden, um energetisch nutzbar zu sein. Die Abbauschritte der Fettsäuren sind wesentlich länger jedoch entsteht pro Fettmolekül eine weitaus größere Energiemenge als bei einem Glukosemolekül. Dadurch und auf Grund der enormen Fettspeichergröße ist eine wesentlich längere Belastungsdauer als bei überwiegender Kohlenhydratnutzung möglich.

Aerobe Energiebereitstellung – Aerobe Glykolyse / Lipolyse

Sind genügend Sauerstoff, Enzyme und Nährstoffe bei entsprechender Belastung vorhanden werden Kohlenhydrate und Fette vollständig verbrannt. Was wird daraus? Die energielosen Stoffwechselendprodukte Kohlendioxid und Wasser. Desto intensiver die Belastung ist desto mehr Kohlehydrate werden verbrannt. Desto geringer die Belastung ist und desto besser der Ausdauertrainingszustand desto mehr Fette werden verbrannt. Die Prozesse zur Energielieferung laufen niemals isoliert sondern immer parallel voneinander ab.

ATP- Resynthese im Überblick


*=Zellplasma der Muskelzelle                  **=Kraftwerke der Muskelzelle

Vor- und Nachteile der aeroben und anaeroben Energiebereitstellung

Aerobe Energiebereitstellung

Vergleicht man anhand der Tabelle die aerobe und anerobe Energiebereitstellung mittels Glykogen fällt zunächst auf das durch den aeroben Weg 20-mal mehr ATP-Moleküle bereitgestellt werden als durch den anaeroben. Auf den ersten Blick ist der Weg der anaeroben Energiebereitstellung in Bezug auf die Energieausbeute eher gering. Dazu muss man aber im Hinterkopf behalten dass die Umstellung auf eine aerobe Energiebereitstellung relativ langsam erfolgt (Anstieg der Herzfrequenz, vertiefte und beschleunigte Atmung, Umverteilung des Blutes in die Arbeitsmuskulatur, Weitstellung der Gefäße, Glukosemoleküle müssen in die Mitochondrien geschleust werden….).

Anaerobe Energiebereitstellung

Zu Beginn einer Belastung mit hohem Energiebedarf pro Zeiteinheit kann die aerobe Energiebereitstellung diesen Bedarf aber nicht decken. Der Vorteil der anaeroben Energiebereitstellung besteht darin dass sie außerhalb der Mitochondrien ohne Sauerstoff in kürzester Zeit auf Hochtouren laufen kann. Die Geschwindigkeit mit der Energie auf dem anaeroben Weg bereitgestellt werden kann ist sehr hoch. Trotz geringerer Energieausbeute kann eine größere Energiemenge pro Zeiteinheit bereitgestellt werden. Beide Formen der Energiebereitstellung laufen immer gemeinsam in unterschiedlichem Ausmaß ab. Die Trainingsbelastung und der damit verbundene Energiebedarf entscheiden darüber welche Art der Energiebereitstellung vorwiegend beansprucht wird. Wirkliche Vor- und Nachteile gibt es somit in Bezug auf die Energiebereitstellung eigentlich nicht. Entscheidend ist die Belastungsform und welche Form der Energiebereitstellung hierfür benötigt wird.

Stoffwechsel – Energiebereitstellung
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Über den Autor

Mein Name ist Lisa, ich bin 32 und komme aus München. Fitness, Sport und Gesundheit sind meine absolute Leidenschaft. Nach meiner ersten Ausbildung als Fitnesstrainerin hat sich meine Sichtweise auf viele Dinge in diesem Bereich geändert. Durch die Arbeit als Personaltrainerin hat sich dies noch weiter vertieft. Ich möchte diese Erfahrung mit Euch teilen um damit vielleicht das Training des einen oder anderen zu verbessern. Kritik und Kommentare sind immer herzlich willkommen :)

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