Adenosintriphosphat – ATP – Der Chef im Energiestoffwechsel

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Das Adenosintriphosphat (kurz ATP) dient unserem Körper als universeller Energieträger in der Zelle, ist energiereicher Baustein der Ribonukleinsäure und an vielen Stoffwechselvorgängen unmittelbar beteiligt. Ohne ATP funktioniert die Muskulatur nicht und Fitnesstraining oder intensiver Kraftsport wäre undenkbar.

So wird ATP synthetisiert

ATP kann im Körper grundsätzlich auf vier bzw. fünf unterschiedliche Weisen synthetisiert werden:

Zellatmung (innere Atmung):

Hier wird Glucose über mehrere Schritte abgebaut. Die dabei freiwerdende Energie wird (letztendlich, aber nicht immer unmittelbar) genutzt, um ADP (Adenosindiphosphat, eine energiearme Verbindung) zu ATP (energiereiche Verbindung) zu reduzieren. Die Zellatmung stellt den Größten Anteil an der ATP-Synthetisierung.
Die Edukte der Reaktion sind Glucose und Sauerstoff, die Produkte CO2 und H2O. Diese Reaktion funktioniert nur mit ausreichend Sauerstoff. Daher ist der Muskel bei intensiver Belastung i.d.R. von weiterer ATP-Synthetisierung abhängig, denn die Sauferstoffkonzentration im Blut bzw. Muskel nimmt bei steigender Belastung schnell ab und verringert damit die Menge des ATP, die aus der Zellatmung synthetisiert wird.

Milchsäuregärung:
Die sog. homofermentative Milchsäuregärung ist eine thermodynamisch günstige (exergone) Umsetzung, die den Körper mit Energie versorgt. Wenn für die ATP-Synthese durch Zellatmung nicht ausreichend Sauerstoff vorhanden ist, kann ATP auch durch den Abbau von Glucose über Lactat synthetisiert werden (z.B. bei hoher Muskelbelastung).
Durch die Milchsäuregärung kann allerdings nicht so viel ATP synthetisiert werden, wie etwa bei der Zellatmung hergestellt wird. Bei dauerhafter Beanspruchung dieses Vorgangs kann es zu einer Übersäuerung des Muskels und aller umliegenden Zellen kommen, da das anfallende Lactat generell nicht weiter verstoffwechselt werden kann.

Substratkettenphosphorylierung:
Beim oxidativen Abbau organischer Verbindungen in Zellen wird der Phosphatrest phosphorylierter Zwischenprodukte auf das Adenosindisphosphat übertragen. Diese Reaktion funktioniert nur in eine Richtung, da das Gruppenübertragungspotential der phosphorylierten Zwischenprodukte höher sein muss, als das des Adenosintriphosphats (ATP). Die Substratkettenphosphorylierung liefert der Muskulatur ausschließlich Energie, wenn die Unterversorgung mit Sauferstoff die ATP-Synthese unter aeroben Bedingungen nicht zulässt.

Abbau von Kreatinphosphat:
Die Menge des Adenosintriphosphats, die sich normalerweise in Muskeln befindet, kann den Muskel bei maximaler Kontraktion nur für ca. 3 Sekunden mit voller Energie versorgen. Diese Zeitspanne kann durch den Abbau von Kreatinphosphat (auch einfach nur Kreatin bzw. Creatin genannt) auf ca 6-10 Sekunden verlängert werden.

Da die Resynthese von ATP über die Atmungskette (genauer: oxidative Phosphorylierung, der Teil der Zellatmung, der das meiste ATP synthetisiert) eher langsam ist, überträgt das Enzym Creatinkinase Phosphorylgruppen vom Kreatinphosphat (welches in Muskelzellen gespeichert wird) auf das ADP, wodurch schnell ATP synthetisiert wird.
Dieser Vorrat ist nach ca. 6-10 Sekunden (bei maximaler Kontraktion) erschöpft, danach bleiben nur die bereits genannten Mechanismen zur ATP-Regeneration. Die Bedeutung von Kreatin im Muskeltraining hat stark zugenommen, weil reines Kreatinphosphat als Nahrungsergänzungsmittel zusätzlich aufgenommen werden kann, um den Vorrat an Kreatin im Körper zu erhöhen. Kreatin kann auch im Muskel gespeichert werden und ermöglicht damit eine schnelle ATP-Synthese, was die Zeitspanne, in der das ATP den Muskel mit Energie versorgen kann, verlängert.
Unser ausführlicher Artikel über Kreatin sollte alle weitere Fragen der Creatin Einnahme (z.B.: Wie viel Creatin darf am Tag aufgenommen werden? Wie lange dauert eine Creatin Kur? Welches Creatin Monohydrat ist das Beste? Oder wo kann ich Creatin kaufen?) beantworten.

Abbau körpereigener Proteine:
Aminosäuren werden gewöhnlich im Baustoffwechsel aus Proteinen (Eiweiß) synthetisiert. Der Abbau körpereigener Proteine tritt dann auf, wenn Belastungsphasen des Körpers länger als ca. 60-90 Minuten andauern und der körpereigene Glykogenspeicher erschöpft ist. Die Verstoffwechselung körpereigene Proteine kann ca. 5-15% am gesamten Energiestoffwechsel abdecken und ist damit eine effiziente Energiequelle, wenn die Trainingseinheiten zu lange andauern. Außerdem sinkt durch den oxidativen Stoffwechsel in der menschlichen Skelettmuskulatur die Blutkonzentration von essentiellen Aminosäuren wie Valin, Leucin und Isoleucin.

Die Synthese von ATP sollte nur zu geringen Anteilen aus der Milchsäuregärung oder der Verstoffwechselung körpereigener Proteine geschehen.
Der Abbau von körpereigenen Proteinen ist für den Energiestoffwechsel zwar von großer Bedeutung, für den sich im Muskelaufbau bzw. im Muskeltraining befindenden Körper aber nachteilhaft. Die Verstoffwechselung von körpereigenen Proteinen kann auch zum Verlust von Muskelmasse führen, wenn dem Körper keine anderen Energiequellen zur Verfügung stehen, oder die Belastungsphase / das Training so lange andauert, dass die Resynthese von ATP aus den anderen Stoffwechselvorgängen nicht mehr ausreichend ist. Aus diesem Grund sollte die Dauer des Fitnesstrainings nicht mehr als 60 bis maximal 90 Minunten betragen, um dem katabolen (in diesem Fall muskelabbauenden) Stoffwechsel vorzubeugen.

ATP wirkt in den Muskelzellen auch beim AKtin-Zytoskellet, welches 1/10 aller Proteine in Muskelzellen stellt und ein Hauptbestandteil des Kontraktionsapperates der Muskelzellen ist.
Ein Mensch hat durchschnittlich einen ATP Tagesdurchsatz (das umfasst Verbrauch und Neubildung), der in etwa seinem Eigengewicht in Kilogramm entspricht.
Ein 80kg schwerer Mensch verbaucht am Tag also durchschnittlich 40kg ATP, die dann durch weitere 40kg ersetzt werden. Bei intensiver Musekelarbeit kann der Durchsatz aber auch auf 0,5kg pro Minute ansteigen. Klingt beeindruckend, ist es auch.

Bei weiteren Fragen zum Thema ATP-Synthese kannst du dich natürlich gerne an unseren Support wenden.

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