Wenn wir etwas aufheben wollen, brauchen wir Kraft in unseren Muskeln. Wenn wir einem Bus hinterherlaufen wollen, brauchen unsere Muskeln Kraft zum Laufen. Selbst für die kleinsten Bewegungen, die wir ausführen, müssen unsere Muskeln Kraft haben um diese Bewegungen ausführen zu können. Wenn wir eine schwere Schachtel heben möchten, benötigen wir proportional mehr Kraft, um sie heben zu können. Und wenn wir geringe Aktivitäten ausführen, benötigen unsere Muskeln proportional weniger Kraft. Aber was genau ist diese Kraft, die unsere Muskeln benötigen?
Wenn wir unseren Körper bewegen wollen, müssen wir unsere Muskeln aktivieren. Das bedeutet, dass unsere Muskeln eine Art Energie und Kraft erzeugen müssen – die sogenannte Muskelkraft. In diesem Blogpost werde ich darüber schreiben, wie Muskelkraft erzeugt wird.
Wie wird Muskelkraft erzeugt?
Die Kraft in unseren Muskeln kommt von einer molekularen Einheit namens ATP (Adenosin-Triphosphat). Es ist eine Kombination aus einer Stickstoffbase, einem Ribose-Zucker und drei gebundenen Phosphatgruppen (C10H16N5O13P3). Die Bindungen zwischen den Phosphaten in ATP sind energiereich, sodass sie, wenn sie gespalten werden, Energie für unsere Muskeln erzeugen.
In unseren Muskeln ist immer eine kleine Menge ATP gespeichert. Dieses ATP wird als erste Energiequelle für die Muskulatur verwendet. Diese Energie hält jedoch nur wenige Sekunden an. Nachdem dieses gespeicherte ATP aufgebraucht wurde, können von unseren Muskeln auf zwei verschiedene Arten neue ATPs produziert werden -
- Anaerobes Verfahren - ohne Verwendung von Sauerstoff
- Aerobes Verfahren - mit Verwendung von Sauerstoff
Anaerober Prozess
Der anaerobe Prozess der ATP-Erzeugung wird weiter in zwei Unterkategorien unterteilt – erstens durch die Verwendung von Kreatinphosphat (CP) und zweitens durch anaerobe Glykolyse.
1. Kreatinphosphat (CP) Prozess: Bei diesem Prozess wird, wie der Name schon sagt, Kreatinphosphat, das auch im Muskel gespeichert wird, zur Bildung neuer ATPs verwendet. Dieser Prozess setzt ein, nachdem das in unseren Muskeln gespeicherte ATP aufgebraucht ist. Während des CP-Prozesses werden die drei Phosphate des ATP in ADP + P aufgespalten (ADP = Adenosin-Diphosphat, 'Di' bedeutet im Altgriechischen Zwei). Damit ein neues ATP gebildet werden kann, ist ein neues Phosphat erforderlich, das sich mit dem übrigen ADP verbindet. Dieses zusätzliche Phosphat, das benötigt wird, um ADP in ATP umzuwandeln, wird aus Kreatinphosphat (CP) entnommen, und ein freies Kreatin bleibt dabei übrig.
Es gibt nur wenige ATPs, die durch dieses Verfahren hergestellt werden können. Daher kann es nur ein paar weitere Sekunden andauern. Diese Art von Energie kann für kurze Sprints oder für gewisse Arten von Krafttraining, wie Gewichtheben usw., verwendet werden.
Sobald auch die ATPs aus diesem Prozess aufgebraucht sind, übernimmt der nächste Prozess, namens Anaerobe Glykolyse.
2. Anaerobe Glykolyse: Sobald sowohl die gespeicherten ATPs als auch die aus dem Kreatinphosphat-Prozess produzierten ATPs aufgebraucht sind, und unsere Muskeln immer noch nicht genügend Sauerstoff haben, beginnt unser Körper, Kohlenhydrate in kleinere Verbindungen, sogenannte Pyruvate, abzubauen. Diese werden dann in neue ATPs umgewandelt. Aufgrund der Abwesenheit von Sauerstoff produziert dieser Prozess nur zwei ATPs aus jedem Pyruvat. Anaerobe Glykolyse kann unsere Energieversorgung für circa 90 Sekunden ohne Sauerstoff aufrechterhalten.
Es gibt jedoch einen Muskelschutzprozess, der während dieser Art der ATP-Produktion einsetzt, nämlich der Aufbau von Milchsäure im Muskel. Diese Milchsäure, die bei der anaeroben Glykolyse entsteht, verhindert eine Überlastung der Muskeln bei Sauerstoffmangel.
Diese Art von Energie wird von unserem Körper vor allem bei 200-400-Meter-Läufen, Badminton, Fußball, Gymnastik und anderen Sportarten, die kurze Energieausbrüche von weniger als 90 Sekunden benötigen, verwendet.
Aerobes Verfahren
Dieser Prozess der ATP-Erzeugung funktioniert, wenn genügend Sauerstoff für unsere Muskeln vorhanden ist. Dieser Prozess der ATP-Produktion wird als aerobe Glykolyse bezeichnet. Während dieses Prozesses werden die Kohlenhydrate in unserem Körper in Glukose zerlegt, die weiter in Elemente namens Pyruvat zerlegt wird. Im Vergleich zu 2 ATPs, die pro Pyruvat im anaeroben/sauerstofffreien Verfahren produziert werden, kann die aerobe Glykolyse durch Anwesenheit von Sauerstoff 30 ATP-Einheiten pro Pyruvat produzieren. Dieser Vorgang wird auch Zitronensäurezyklus oder Krebszyklus genannt. Neben Kohlenhydraten kann dieser Zyklus auch Fette und Proteine verwenden, um ATPs zu erzeugen.
ATPs, die durch dieses Verfahren hergestellt werden, können für Ausdauertraining wie Gehen, Langstreckenläufe, Schwimmen usw. verwendet werden.
Die folgende Grafik zeigt die im Verlauf der Zeit erzeugte Energie für die drei ATP-Erzeugungsprozesse – Kreatinphosphat-prozess (ATP – CP), anaerobe Glykolyse (Glykolysis) und aerobe Glykolyse (Oxidative).
|
| Bildquelle: https://taekwondoanditsenergysystems.weebly.com/energy-systems.html |
In meinen kommenden Blogs werde ich genauer darüber schreiben, wie Nahrung aufgespalten wird um für die Erzeugung von Muskelkraft verwendet zu werden, und ich werde den detaillierten Prozess darüber wie ATP von unseren Muskeln verwendet wird, erklären.
Stay healthy and enjoy finding joy in health!