Die Muskeln in unserem Körper wandeln Nährstoffe in Muskelkrafteinheiten namens ATP (Adenosin-Triphosphat) um, damit diese für Bewegung und tägliche Aktivitäten verwendet werden können.
In meinem vorherigen Blogpost habe ich darüber geschrieben, wie Lebensmittel, die wir essen, von unserem Körper in Makro- und Mikronährstoffe umgewandelt werden. In diesem Post beschreibe ich, wie diese Nährstoffe in ATP (Muskelkraft) umgewandelt werden.
Von Nährstoffen zur Muskelkraft (ATP)
Auch wenn die Nahrung, die wir zu uns nehmen, in Makro- und Mikronährstoffe umgewandelt wird, sind die Hauptquellen der Muskelkrafterzeugung nur die drei Arten von Makronährstoffen – Kohlenhydrate, Fette und Proteine. Diese drei Makronährstoffe werden während unseres Verdauungsprozesses weiter in kleinere chemische Verbindungen zerlegt:
- Kohlenhydrate werden in Glukose zerlegt.
- Fette werden in Fettsäuren und Glycerin zerlegt.
- Proteine werden in Aminosäuren zerlegt.
Diese Verbindungen werden von den Muskeln verwendet, um Muskelkrafteinheiten namens ATP zu erzeugen.
Von Glukose zu ATP
Der Prozess, bei dem Glucose zur Produktion von ATP verwendet wird, wird Zellatmung genannt. Dieser Prozess findet im Zytoplasma und in den Mitochondrien der Muskelzellen statt. Dieser Prozess hat 4 Schritte:
Schritt 1 - Von Glukose zu Pyruvat (Glykolyse)
- In diesem Schritt wird Glukose in eine Komponente namens Pyruvat zerlegt. Dabei werden pro Glucosemolekül 2 ATP produziert.
- Neben der Produktion von 2 Pyruvat und 2 ATP wird auch ein Teil der Energie an Energieträgermoleküle (NADH) weitergegeben, die in einem späteren Stadium dieses Prozesses verwendet werden, um mehr ATP zu produzieren.
- Dieser Prozess findet im Zytoplasma der Muskelzellen statt.
Schritt 2 - Von Pyruvat zu Acetyl-Coenzym A (Acetyl-CoA)
- In den Mitochondrien der Muskelzellen wird Pyruvat in Acetyl-CoA umgewandelt.
- Während dieses Prozesses wird Kohlendioxid freigesetzt und ein Teil der Energie wird an Energieträgermoleküle (NADH) weitergegeben, die in einem späteren Stadium dieses Prozesses verwendet werden, um mehr ATP zu produzieren.
Schritt 3 - Krebs-Zyklus (Zitronensäure-Zyklus)
- In diesem dritten Schritt, der als Krebs-Zyklus bezeichnet wird, wird Acetyl-Coenzym A (Acetyl-CoA) in zwei ATP-Moleküle umgewandelt. Als Zwischenschritt dieses Prozesses wird Zitronensäure hergestellt, daher wird dieser Zyklus auch als Zitronensäurezyklus bezeichnet.
- Kohlendioxid wird als Nebenprodukt produziert und ein Teil der Energie wird an Energieträgermoleküle (NADH und FADH2) weitergegeben, die in einem späteren Stadium dieses Prozesses verwendet werden, um mehr ATP zu produzieren.
- Dieser Prozess des Krebszyklus findet in den Mitochondrien der Muskelzellen statt.
Schritt 4 - Atmungskette (Oxidative Phosphorylierung)
- In diesem letzten Schritt wird die in den Energieträgermolekülen (NADH und FADH2) eingefangene Energie verwendet, um weitere ATP zu erzeugen.
- Bei diesem Prozess, der in den Mitochondrien der Muskelzellen stattfindet, werden 32 ATP produziert.
- Als Nebenprodukt wird Wasser freigesetzt.
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Image Source: https://bio.libretexts.org/Bookshelves/Human_Biology/Book%3A_Human_Biology_ (Wakim_and_Grewal)/05%3A_Cells/5.09%3A_Cellular_Respiration |
Fettsäuren und Glycerin zu ATP
Die aus Fetten hergestellten Fettsäuren und das Glycerin werden von den Muskeln zur Produktion von ATPs verwendet. Dieser Prozess findet im Zytoplasma und in den Mitochondrien der Muskelzellen statt. Dies ist ebenfalls ein vierstufiger Prozess:
Schritt 1 - Synthese von Glycerin und Fettsäuren
- In diesem ersten Schritt wird Glycerin in eine Komponente namens Pyruvat zerlegt. Dieses Pyruvat wird in Schritt 2 des oben beschriebenen Zellatmungsprozesses von Glucose zugeführt.
- Fettsäuren aus Fetten werden in Acetyl-Coenzym A (Acetyl-CoA) umgewandelt. Diese werden direkt in Schritt 3 (Krebs-Zyklus) des oben beschriebenen Zellatmungsprozesses von Glucose zugeführt.
Die Schritte 2, 3 und 4 dieses Prozesses sind die gleichen wie der Zellatmungsprozess von Glucose, der oben beschrieben wurde.
Aminosäuren zu ATP
Die aus Proteinen hergestellten Aminosäuren werden von den Muskeln zur Produktion von ATP verwendet. Dieser Prozess findet auch im Zytoplasma und in den Mitochondrien von Muskelzellen statt. Dieser Prozess hat ebenfalls vier Schritte:
Schritt 1 - Synthese von Aminosäuren
- In diesem ersten Schritt werden Aminosäuren in Pyruvat und Acetyl-Coenzym A (Acetyl-CoA) aufgespalten.
- Pyruvate werden in Schritt 2 des oben beschriebenen Zellatmungsprozesses von Glucose zugeführt.
- Acetyl-Coenzym A (Acetyl-CoA) wird direkt in Schritt 3 (Krebs-Zyklus) des oben beschriebenen Zellatmungsprozesses von Glucose zugeführt.
Die Schritte 2, 3 und 4 dieses Prozesses sind die gleichen wie der Zellatmungsprozess von Glucose, der oben beschrieben wurde.
- Als erste Option verwenden unsere Muskeln Glukose aus Kohlenhydraten, um ATP zu erzeugen. Diese Option wird zuerst verwendet, da der Kohlenhydratstoffwechsel im Vergleich zum Fettstoffwechsel schneller ist. Protein wird nicht als erstes verwendet, da die Aminosäuren nicht leicht für die ATP-Produktion verfügbar sind.
- Die nächste Option, die die Muskeln verwenden, sind Fettsäuren und Glycerin aus Fetten. Fett ist die am meisten konzentrierte Energiequelle, aber der Fettstoffwechsel ist im Vergleich zum Kohlenhydratstoffwechsel viel langsamer.
- Proteine werden selten für die ATP-Produktion verwendet, da Aminosäuren (abgebautes Protein) im Körper nicht leicht für die ATP-Produktion verfügbar sind. Aminosäuren werden nur dann für die ATP-Produktion verwendet, wenn unser Körper keinen Zugang mehr zu anderen Ressourcen wie Glukose, Fettsäuren und Glycerin hat.
Stay healthy and fit and enjoy finding joy in health!