Energieumwandlung während des Trainings

Der menschliche Körper ist eine hochentwickelte Maschine. Wie jede andere Maschine benötigt auch der menschliche Körper Treibstoff, um Energie für seinen ununterbrochenen Betrieb bereitzustellen, insbesondere für körperliche Betätigung, die höchstens 200-mal mehr Energie verbraucht als ruhige Aktivitäten. Wir wissen, dass die Nahrung, die wir täglich zu uns nehmen, der Treibstoff ist, aber wie genau wird Energie erzeugt und umgewandelt? Es ist tatsächlich ein langer und komplexer Prozess. Durch das Verdauungssystem und eine Reihe von Stoffwechselprozessen werden Nährstoffe in der Nahrung in ATP (Adenosintriphosphat) umgewandelt – die einzige Verbindung, die unsere Zellen mit Energie versorgt.

Von der Zellentwicklung bis hin zu explosiven Muskelkontraktionen beim Training regt ATP alle unsere Körperprozesse an. Es besteht aus Adenosin und drei Phosphatgruppen. ATP setzt Energie nur dann frei, wenn es durch Enzyme hydrolysiert wird, die in allen unseren Zellen, insbesondere in den Muskelfasern, enthalten sind. Bei der Hydrolyse setzt das ATP-Molekül Energie frei, um unsere Muskeln anzutreiben. Allerdings enthalten Muskelfasern nur eine sehr begrenzte Menge an ATP. Wenn wir trainieren, ist seine Kraft in etwa 2-3 Sekunden erschöpft. Um das Training aufrechtzuerhalten, nutzen Muskelfasern je nach Intensität und Dauer der Muskelaktivität mehrere andere Mechanismen zur Produktion, Bewegung und Speicherung von ATP, darunter freies ATP und das Phosphagensystem, Glykolyse und oxidative Phosphorylierung.

Erstens: Freies ATP und das Phosphagensystem – explosiv, schnell, kurze Zeit

Freies ATP und das Phosphagen-System sind der schnellste Weg, ATP zu produzieren. Wenn das Training beginnt, wird das freie und verfügbare ATP schnell aufgebraucht. Währenddessen wird Phosphokreatin, das ursprünglich in den Muskelfasern gespeichert war, abgebaut und gleichzeitig Energie freigesetzt. Die freigesetzte Energie kann ADP dabei helfen, ATP neu zu synthetisieren. Dennoch werden weder ATP noch Phosphokreatin in großen Mengen im Muskel gespeichert. Dadurch hält dieses System nicht lange, liefert aber in den ersten Sekunden hochintensiver Übungen wie Sprints viel Energie.

Zweitens: Glykolysesystem – mittlere Leistung und Zeit

Dieses System produziert durch eine Reihe von Reaktionen hauptsächlich ATP aus Glukose (die in den meisten Nahrungsmitteln und Früchten enthalten ist, die Sie essen). Es findet statt, wenn ATP und Phosphokreatin zur Neige gehen. Obwohl das glykolytische System länger hält als das letzte System, kann es aufgrund der begrenzten Reserven an Glukose und anderen beteiligten Substanzen nur etwa 30 Sekunden halten.

Drittens: Oxidative Phosphorylierung – langsam, aber lang anhaltend

Unsere Illustration konzentrierte sich bisher auf Energie, die aus der Nahrung stammt, vernachlässigte jedoch ein weiteres Grundbedürfnis des menschlichen Körpers – Sauerstoff. Während des Trainings schnappen wir nach Luft, aber sowohl das ATP-PC-System als auch das glykolytische System sind anaerobe Systeme (kein Sauerstoff erforderlich). Das heißt, der gesamte Sauerstoff, den wir einatmen, wird für das langsamste, aber zuverlässigste und effizienteste Energiesystem verwendet – die oxidative Phosphorylierung.

Oxidative Phosphorylierung erzeugt ATP mit Hilfe von Sauerstoff und Energie, die durch die Verdauung und den Stoffwechsel von Kohlenhydraten, Fett oder Proteinen entstehen. Der gesamte Prozess findet an den inneren Membranen der Mitochondrien statt. Sie wird als oxidative Phosphorylierung bezeichnet, da Sauerstoff zum Aufladen der Mitochondrienmembran erforderlich ist. Darüber hinaus liefert die Reaktion des Krebszyklus Energie zur Herstellung von ATP aus ADP und anorganischem Phosphat. Bei der oxidativen Phosphorylierung wird hauptsächlich Fett als Brennstoff verwendet. Wenn jedoch nicht genügend Fett vorhanden ist, werden möglicherweise stattdessen Kohlenhydrate oder Aminosäuren verwendet.

Der Prozess der oxidativen Phosphorylierung ist aufgrund seiner Komplexität recht zeitaufwändig. Wenn die Übung, die wir machen, nicht so intensiv ist, wie etwa Joggen oder schnelles Gehen, wird ATP langsamer verbraucht, wodurch mehr Zeit für die ATP-Resynthese bleibt. Solange wir also ausreichend mit Sauerstoff, Zucker, Protein und Fett versorgt sind, kann die Energie aus dem oxidativen Phosphorylierungssystem diese Übungen über einen langen Zeitraum aufrechterhalten.

Die drei oben genannten Systeme sind nicht zerstückelt, sondern miteinander verflochten. Während einer das Lenkrad festhält, helfen die anderen beiden vielleicht ein wenig. Zusammen liefern sie Energie für all unsere Übungen und Aktivitäten.