Energiebereitstellung im Muskel

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Unser Organismus hat mehrere Möglichkeiten für die Energiebereitstellung im Muskel. Die Grenzen sind dabei fließend und es bilden sich immer Schnittmengen.

Darum ist das Thema sehr komplex, jedoch wichtig für unser Verständnis der Funktion von Ausdauer und eines erfolgreichen Ausdauertrainings.

Schematische Darstellung der Energiebereitstellung im Muskel

  • Phase 1: ATP
  • Phase 3: KP
  • Phase 3: anaerob
  • Phase 4: aerob

X-Achse = Zeit in Sekunden, Y-Achse = Prozent der Energiebereitstellung

  • Die Energiebereitstellung im Muskel erfolgt normalerweise zum überwiegenden Teil aerob.
  • Dies geschieht über den Zitratzyklus in den Mitochondrien der Muskelzelle.
  • Gerade im Ruhezustand ist dabei der Anteil von Fett am größten (bis zu 70%).
  • Im Notfall oder in der Anfangsphase der Muskelkontraktionen ist die Energiebereitstellung überwiegend anaerob (bis ca. 60 Sek.).
  • Danach (über 60 Sek.) greift der nutritive Reflex und der Zitratzyklus übernimmt die Energieversorgung der Muskulatur.
  • Alle diese Formen der Energiebereitstellung werden in diesem Beitrag kurz vorgestellt und erklärt.
  • Eine ausführliche Erklärung der einzelnen Energiebereitstellungsarten finden Sie unter dem Beitrag Die Zelle – Aufbau und Funktion.

Die Energiebereitstellung im Muskel in 4 Phasen

Adenosintriphosphat

Bis 3 Sekunden

ATP ist ein Energiespeicher in unserer Muskulatur, welcher bei Bedarf zu ADP und Phosphat zerfällt und dabei Energie freigibt. Unsere Muskeln haben einen ATP-Vorrat von ca. 6 mmol/kg. Dieser Vorrat reicht bei maximaler Belastung nur für ca. 2-3 Sekunden.

Zeitraum Bis 3 Sekunden
Energielieferant ATP
Bereitstellungsart anaerob-alaktazid

Kreatinphosphat

Ab 3 bis 10 Sekunden

Kreatinphosphat zerfällt bei Bedarf zu Kreatin und Phosphat. Hierbei wird kein Sauerstoff benötigt (anaerob). Zudem entsteht kein Laktat (alaktazid). Die dabei freiwerdende Energie wird direkt dazu genutzt, um aus ADP und Phosphat ein ATP aufzubauen. Reicht für ca. 3-10 Sekunden Belastung aus.

Zeitraum 3 bis 10 Sekunden
Energielieferant Kreatinphosphat
Bereitstellungsart anaerob-alaktazid

Glycolyse

Ab 10 bis 60 Sekunden

Im Zytoplasma der (Muskel) Zellen findet permanent die sogenannte Glykolyse statt. In Ruhe bzw. bei geringer Belastung wird praktisch die gesamte, aus der Glykolyse entstandene, Energie genutzt. Bei annähernder Höchstbelastung (95 %) oder zu Beginn einer Dauerbelastung reicht die Energie für ca. 60 Sekunden.

Bei zu langer, hoher Leistungsabforderung kommt es zu einem sprunghaften Laktatanstieg, die Leistungserbringung muss abgebrochen oder stark reduziert werden.

Zeitraum 10 bis 60 Sekunden
Energielieferant Kohlenhydrate (Glucose)
Bereitstellungsart anaerob-laktazid

Nutritiver Reflex

Nach ca. 60 Sekunden einer Belastung greift der nutritive Reflex und sorgt für eine ausreichende Versorgung des Muskels mit Nährstoffen (Sauerstoff, Glucose, etc.). Über einen Teil unseres vegetativen Nervensystems (hier Sympathikus) erfolgt eine Anpassung unseres Herz-Kreislauf-Systems:

  • Die Herzfrequenz und das Schlagvolumen des Herzens steigen (= Herzminutenvolumen steigt).
  • Die Gefäße der Muskulatur weiten sich (= Dilatation).
  • Die Atemfrequenz steigt, um mehr Sauerstoff zur Verfügung zu haben.

Zitratzyklus

Stoffwechsel, bei dem Sauerstoff benötigt wird und Milchsäure (= Laktat) entsteht. Der Organismus verwendet dazu 2 verschiedene Energieträger: Kohlenhydrate und Fett. Die Energiegewinnung findet in den Mitochondrien (= Kraftwerke der Zellen) statt und reicht je nach Belastung für mehrere Stunden aus.

Zeitraum > 60 Sekunden
Energielieferant Kohlenhydrate, Fett
Bereitstellungsart aerob-laktazid

Quellenangaben:

Headerfoto: „Plasma Ball“ von Michael Wyszomierski, lizenziert unter CC BY-NC 2.0.

Dieser Beitrag wurde zuletzt am 07.01.2017 überarbeitet.

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Comments(1)

  • PAul
    24. März 2017, 8:23  Antworten

    schreibe heute meine klausur in biowissenschaftlichen grundlagen. hat mir nochmals sehr geholfen. die darstellung ist simpel und einfach zu verstehen. kurzer kanpper text! vielen dank

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