Grundlagen der Ernährung - Teil 2 - Energiebereitstellung

Im zweiten Teil unserer Serie "Grundlagen der Ernährung" werde ich auf die Energiebereitstellung des Körpers eingehen. Das Verständnis darüber was in Deinem Körper während einzelner Belastungen in etwa abläuft, wird Dir helfen deine Ernährung richtig zu verstehen und zu planen. Wenn es um das Thema Energie geht, dann schwirren direkt viele Begriffe durch den Raum. „Aerob, Anaerob, Laktat, ATP, Kreatin, Kalorien…und vieles vieles mehr.“ Löblich das viele ein gewisses Wissen haben, wie das ganze jedoch zusammenhängt und wieso weshalb warum? Das klären wir in dem heutigen Beitrag. Eines mal wieder Vorweg. Wir sind hier weder in der Schule noch in der Uni – somit soll dieser Artikel möglichst verständlich gehalten werden.

Was ist überhaupt Energie? Woher kommt sie und was hat es damit auf sich, ob sich jemand „energiegeladen“ fühlt oder eben nicht.

Alles beginnt mit den sogenannten Kalorien (siehe auch den ersten Teil) bzw. der „Wärme“ - so lautet nämlich die Übersetzung aus der lateinischen Sprache des Wortes „calor“. Meiner Meinung nach haben die alten Römer einen wunderbaren Begriff ins Leben gerufen. Letztendlich ist es nämlich genau das, worum es eigentlich geht. Eine Kalorie wurde durch die Physik definiert und beschreibt lediglich eine Energieeinheit. Kramt man sein altes, vermutlich verstaubtes Physikbuch hervor, so findet man Definitionen wie diese: “Eine Kalorie beschreibt jene Energie, welche benötigt wird um 1g Wasser von 14,5°C auf 15,5°C zu erwärmen.“

Aber woraus wird diese Energie nun hergestellt?

Atmen wir sie einfach ein oder ist sie einfach nur „da“? Schön wär’s, damit hätten wir einige Probleme der heutigen Zeit gelöst. Energie kann nur in verschiedenen Formen vorkommen und gespeichert oder auch „verbraucht“ werden. Mal in Form von heißem Wasser welches dein Frühstücksei plötzlich hart werden lässt, mal als Hantel welche dir einen Schmerz zuführt, wenn sie auf den Fuß fällt. Diese Energie kann allerdings nicht für unser Leben genutzt werden. Chemische Verbindungen, uns bekannt als Nahrung, wie beispielsweise Zucker, Fett oder Proteine hingegen sind hervorragende Energielieferanten. Die kleinsten Atombausteine sind auf eine besondere Art und Weise verknüpft und geben den Stoffen eine Struktur. Werden diese Strukturen zum Beispiel in unserem Darm und anderen Zellen aufgespalten, so wird eben jene Energie frei für uns verfügbar und wir können diese umwandeln, um unseren Körper am Leben zu erhalten. Für den Sportler ist eine Kalorie und die damit verbundene Energie in vielerlei Hinsicht nützlich. Muskelaufbau benötigt Energie indem neue Strukturen hergestellt werden. Bewegung im Sport „kostet“ Energie, allerdings auch das Schlagen deines Herzen benötigt Energie. Fett hingegen ist die optimale Struktur um Energie für schlechte Zeiten zu Speichern. FunFact: Angenommen wir müssten die Energie anders, zB. in Form von Glykogen speichern, so wären wir viermal so schwer und voluminös. Wäre nicht so geil mit Knapp 350+ Kilo & wie eine Kuh durch die gegen zu laufen oder?

Die Energiebereitstellung

Kommen wir zur Energiebereitsstellung und damit verbundener körperlicher Arbeit. Hier ist das ominöse Wort „ATP“ (Adenosintriphosphat) quasi omnipräsent. Ohne ATP geht rein gar nichts. Kein Schritt vor den Anderen Setzen, kein Bizepscurl im Studio, nein noch nicht mal das Heben deines kleinen Fingers geht ohne ATP. Dieses ATP ist sozusagen eine allgegenwärtige „Währung“ für Energie in unserem Körper. Wenn wir Nahrung aufnehmen, so wird diese in die kleinsten Bausteine wie Glucose, Fettsäuren oder Aminosäuren zersetzt. Im letzten Schritt wird aus den einzelnen Bausteinen ATP generiert. Die genauen Prozesse wollen wir hier nicht erklären. Für fleißige Bienchen, schaut mal unter „Citratzyklus“ oder „Beta-Oxidation“ nach. Dort ploppen an verschiedenen Stellen die ATP´s auf. Nehmen wir mal an ATP, also unser Treibstoff ist gegeben. Was passiert nun mit diesem in den verschiedenen Zellen? ATP ist in vorherigen Prozessen entstanden und „Speicher“ Energie. Somit kann diese Energie auch wieder freigesetzt werden, indem dieses gespalten wird. So passiert es beispielsweise in deiner Muskelzelle, wenn du dich bewegst. ATP wird zu ADP ( AdenosinTRIphostphat ->AdenosinDIphosphat + Phosphat) und dabei wird Energie frei. Bei Muskelarbeit wird chemische Energie (ATP) in mechanische Energie und Wärme umgewandelt.

Welche Energiequellen stehen zur ATP-Bildung zur Verfügung ?

Der geringste Speicher den wir an Energie haben ist der ATP Speicher in unserer Muskelzelle. Das ATP aus diesem Speicher liefert uns circa 2 kcal. Daneben gibt es direkt in der Zelle noch sogenanntes Kreatinphosphat, welches bei der Spaltung direkt ATP herstellen kann. Im Vergleich zum reinen ATP Speicher gewinnen wir hier zwischen 4 & 8kcal reiner Energie. Wichtig! Deshalb macht es Sinn, Kreatin zu supplementieren um die Muskelzellen stets damit gefüllt zu haben, um maximale Speicher an ATP und somit maximale Leistung erbringen zu können. Diese beiden Energiespeicher liefern schnellverfügbare Energie, sind jedoch auf Grund des Speichers begrenzt. So kommt die hauptsächliche Energie unserer Bewegung aus den Die eigentlichen Energieträger sind die Nährstoffe Kohlenhydrate und Fette. Kohlenhydrate sind als Glykogen (Speicherform von Glukose) in der Muskulatur und zu einem kleinen Teil auch in der Leber (max. 100 Gramm) gespeichert. Je nachdem wie trainiert ein Sportler ist, desto größer können diese Speicher ausfallen. Im Schnitt geht man bei einem normalen Bürger von einem Speicher von 300-500g aus. Schwergewichte im Bodybuilding können jedoch auch Bereiche von 750-1000g erreichen. Diese Energiequelle ermöglicht intensive Ausdauerbelastungen bis zu etwa eineinhalb Stunden. Bsp: 500g gefüllte Glykogenspeicher = 2000kcal an Energie die für Bewegung genutzt werden kann. Den weitaus größten Energiespeicher stellen die Fette dar, die nicht nur unter der Haut gespeichert sind, sondern auch im Bauchraum um die inneren Organe (viszerales oder abdominelles Fettgewebe). Wo man übrigens sein Fett zuerst speichert ist oft Genetik. So bringt es zum Beispiel auch recht wenig seinen Bauch endlos zu trainieren, um dort das Fett lokal zu verbrennen. So einfach funktioniert das leider nicht. Fett hat viele tolle Eigenschaften, auch wenn es den Meisten hier eher ein Dorn im Auge ist. Bei normalgewichtigen Menschen beträgt die in den Fettdepots enthaltene Energie das 30- bis 50-fache der in Form von Glykogen gespeicherten Energie, bei Übergewichtigen entsprechend noch mehr. Dadurch sind wir in der Lage mehrere Stunden, sogar Tage eine sportliche Leistung aufbringen zu könne. Kehrseite der Medaille, die Fettverbrennung ist im Vergleich zur Energiegewinnung relativ „langsam“ deshalb kann man hierbei nur geringe Intensitäten ausüben.

Und wann wird nun welche Art von Energiequelle Angezapft?

Welche Quelle, wie viel und wie schnell diese angezapft werden, hängt primär mit dem Bedarf an Energie in der Muskelzelle zusammen. Intensive Belastungen wie ein Sprint benötigen viel Energie, ein langsamer Spaziergang hingen pro Zeit gesehen eher weniger.

Man unterscheidet zwei Hauptmechanismen der Energiebereitstellung:

1. Die aerobe (=oxidative) Energiebereitstellung:

• Bildung von ATP unter Verbrauch von Sauerstoff. Dieser Vorgang findet in den Mitochondrien statt.

2. Die anaerobe Energiebereitstellung:

• Bildung von ATP ohne Verbrauch von Sauerstoff. Dieser Vorgang findet im Zytosol (Zellplasma) statt.

Die aerobe Energiebereitstellung erfolgt durch die sogenannte „Oxidation“ also eine Art Verbrennung von Kohlenhydraten oder Fetten. Dabei werden die genannten Stoffe entweder durch Glykogen also dem Glucosespeicher in der Muskelzelle oder freien Fettsäuren bereitgestellt. Bei der anaerobe Energiebereitstellung wird durch das freisetzen der gespeicherten Energie in Form von Phosphat ATP und / oder Kreatinphosphat gewährleistet. Desweiteren kann bei einem sog. Unvollständigen Abbau von Glukose ohne Sauerstoff Energie gewonnen werden und sogenannte Milchsäure (Laktat) entsteht.

Es gibt somit 4 verschiedene Mechanismen zur Energiegewinnung

• Aerob – Glucose
• Aerob – Fette
• Anaerob ATP / Kreatinphosphat
• Anaerob unvollständiger Glucoseabbau

Welche Art der Energiebereitstellung gerade genutzt wird, dass kannst du nicht primär entscheiden, sondern regelt dein Körper von ganz allein. Dennoch kann man Gewisse aussagen treffen.

• Niedrige Belastungsintensität = aerobe Energiebereitstellung. Der Körper hat genug Zeit die Zellen über die Blutversorgung mit ausreichend Sauerstoff zu versorgen um diesen effizienten Weg der Energiebereitstellung zu wählen. Je niedriger hierbei die Intensität, desto höher der prozentuale Anteil dessen, was in Form von Fettsäuren für die Energiebereitstellung genutzt wird.
• Hohe Belastungsintensität = aerobe Energiebereitstellung mittels Glucose.
• Höchste Belastungsintensität = anaerobe Energiebereitstellung über die oben genannten Wege der zellulären ATP und Kreatinphosphatspeicher.

Wichtig: Es gibt kein Schwarz/ Weiß – zu jeder Zeit sind alle 4 Wege zugange. Es kommt lediglich auf die Intensität und Dauer der Belastung an, wie die Prozentuale Gewichtung ausfällt Das folgende Schaubild verdeutlicht die Vorgänge und zeigt wie die verschiedenen Mechanismen in einander greifen. Schön zu sehen, ist das Phänomen, dass zu jeder Zeit, jede Art der Energiebereitstellung „arbeitet“. Lediglich die Intensität und die Dauer der Belastung entscheiden über die Prozentualen Anteile der oben genannten 4 verschiedenen Wege der Bereitstellung.

• Bei Muskelarbeit wird chemische Energie (ATP) in mechanische Energie und Wärme umgewandelt.
• Die Nährstoffe Kohlenhydrate und Fette sind unsere Energiespeicher, die je nach Intensität und Dauer der körperlichen Belastung auf unterschiedliche Art zur Energiegewinnung herangezogen werden.
• Wir unterscheiden in aerobe und anaerobe Energiebereitstellung
• Die Energiebereitstellung im Muskelstoffwechsel ist abhängig vom Trainingszustand und zum Teil auch von der Ernährung.

Ich hoffe Ihr konntet mir folgen und seit nun gespannt auf Teil 3, in dem es um die Kohlenhydrate gehen wird. Bis dahin " volle="" /> klickt hier... Tobi Schöller für Team BlackLine2.0