ATP

ATP – Energie für deine Muskeln

Wie funktionieren eigentlich deine Muskeln? Vielleicht hast du dich schon mal gefragt, was da eigentlich passiert, wenn du trainierst. Klar, da werden Gewichte von a nach b bewegt, aber was passiert eigentlich im Muskel, damit du diese Arbeit verrichten kannst? In diesem Artikel erfährst du, alles, was du über ATP, den Treibstoff deiner Muskeln, wissen musst.

Hier erfährst du:

  • Was ATP ist, und wie deine Muskelzellen es nutzen
  • Wie dein Körper ATP herstellt und speichert
  • Wie Energie aerob und anaerob gewonnen wird
  • Wie sich die gespeicherten Formen der Energie unterscheiden
  • Wie du die Fähigkeit deines Körpers, ATP herzustellen, trainierst (ja, das geht!)

ATP – der Treibstoff deiner Muskeln

Was passiert eigentlich, wenn du deine Muskeln kontrahierst? Wie dein Auto Benzin (oder ein E-Fahrzeug eine Batterie) braucht, benötigt dein Körper Adenosintriphosphat – kurz ATP – um seine Muskeln nutzen zu können. Zu jedem erfolgreichen Training gehört deshalb immer auch ATP. Ohne diese Art von Energiespeicher wäre es dir nicht möglich, auch nur einen einzigen Muskel zusammenzuziehen. Doch nicht nur das: Jede einzelne Zelle deines Körpers bezieht ihre Energie aus ATP, ob nun für die Herstellung von DNA oder für die Übertragung von Nervenreizen ¬– ohne Adenosintriphosphat wäre dir nichts möglich. Für dein Training ist ATP gleich aus mehreren Aspekten wichtig: zum einen für Muskelkontraktion, zum anderen für die Signalübertragung zwischen den Nerven. Ambitionierten Athleten stellt sich deshalb die Frage, wie sich die Produktion von ATP erhöhen lässt.

Herstellung und Speicherung von ATP

Deine Muskeln brauchen ATP um arbeiten zu können. So weit, so gut. Wie aber kommt der Körper an ATP? Die Antwort ist so einfach wie auch naheliegend: über deine Nahrung. Um ATP herzustellen, und damit deine Muskeln bewegen zu können, musst du fleißig essen. Dabei ist es egal, ob der Körper die Energie für seine ATP-Moleküle direkt aus der Nahrung zieht, oder aber ATP später beim Verbrennen seiner Fettdepots und Glykogenspeicher herstellt (doch dazu später…). Sowohl Fett als auch Glukose müssen jedoch immer erst zerlegt werden, um ATP herzustellen und Muskeln zu bewegen. Unverarbeitet können sie vom Muskel noch nicht als Energiequelle genutzt werden. Hier kommen die Mitochondrien ins Spiel.

In den Kraftwerken der Zelle können bei einer ausreichenden Versorgung mit Sauerstoff

  • aus einem Fett-Molekül rund 129 ATP Moleküle
  • aus einem Glukose-Molekül rund 38 ATP Moleküle hergestellt werden

ATP-Moleküle bestehen aus Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff und drei Phosphoratomen. Um Energie aus ATP zu nutzen, werden ATP-Moleküle in Adenonsindiphosphat (ADP) und ein freies Phosphat aufgespaltet. Bei diesem Vorgang werden die chemischen Bindungen der ATP-Moleküle, in denen Energie gespeichert ist, aufgebrochen, und Energie wird frei.

Die freiwerdende Energie wird zu rund 40 % für die Kontraktion der Muskeln genutzt. 60 % gehen als Wärme verloren. Dieser Effekt lässt sich beim Training beobachten, wenn dir warm wird und du zu schwitzen beginnst. Das ADP wird anschließend wieder zu ATP umgewandelt – ähnlich wie Wasser, nachdem es kondensiert. Voraussetzung, damit ADP wieder zu ATP regeneriert werden kann, sind gefüllte Creatinspeicher. Creatinphosphat, das für die Umwandlung von ADP zu ATP nötig ist, wird im Muskel gespeichert und wird mit der Nahrung aufgenommen. Auch mit Supplements lassen sich die Speicher wieder füllen. Gefüllte Creatinspeicher liefern dem Muskel Energie für kurze Belastungen für eine Dauer von 3-9 Sekunden. Danach werden für den Aufbau von ATP-Molekülen außerdem Fette und Kohlenhydrate zerlegt. Dafür hat der Körper verschiedene Möglichkeiten und nutzt unterschiedliche Energiespeicher.

Aerobe und anaerobe Energiegewinnung

Mit gespeichertem ATP kommst du erst mal nicht weit: Dieses reicht nur für sehr kurze Belastungen und ist schon nach einer einzigen Aktion wie nach einem Wurf oder Sprint erschöpft. Danach wird ATP neu gebildet. Bei längeren Belastungen ist dein Körper in der Lage ATP zu produzieren und nutzt dafür Zucker und Glykogen. Die Versorgung und Hersdtellung erfolgt dabei folgendermaßen:

  • Bei kurzen Anstrengungen von 3-9 Sekunden bedient sich dein Körper direkt an seinen ATP- und CP-Speichern. Das ist zum Beispiel der Fall, wenn du schnell sprintest oder schwere Kniebeugen machst.
  • Zeitleich beginnt dein Körper, Zucker im anaeroben Stoffwechsel in ATP umzuwandeln. Bei diesem Prozess ist kein Sauerstoff vorhanden. Dieser Prozess ist nach schätzungsweise einer Minute abgeschlossen. Als Abfallprodukt fällt Laktat – Milchsäure – an. Kann diese nicht mehr ausreichend abgebaut werden, macht sich dies als Muskelschmerz bemerkbar.
  • Bei Belastungen, die länger als eine bis zwei Minuten dauern, nutzt dein Körper die aerobe Energiegewinnung aus Glykogenabbau und Fettstoffwechsel. Glykogen ist die Speicherform von Glukose, die in den Muskeln gelagert ist und über die Leber abgegeben wird. Beim anaeroben Stoffwechsel wird Zucker in ATP umgewandelt, ohne dass Sauerstoff vorhanden ist. Beim aeroben Stoffwechsel hingegen zerlegt die Muskelzelle Fett- und Zuckermoleküle in den Mitochondrien unter Verwendung von Sauerstoff. Dieser Prozess läuft vergleichsweise langsam ab; als Abfallprodukte entstehen CO2, das wir ausatmen und Wasser.
  • Aerobe und anaerobe Energiebereitstellung laufen stets gleichzeitig ab. Je nach Intensität der Belastung unterscheidet sich jedoch das Verhältnis.

Eigenschaften der Speicherform von Energie

Dein Körper speichert Energie in verschiedenen Formen, die er später zur Herstellung von ATP nutzt. Die unterschiedlichen Speicherformen haben dabei alle ihre Vor- und Nachteile.

  • Creatinphosphat, das in den Muskelzellen gespeichert wird, kann besonders schnell bereitgestellt werden. Dafür ist der Speicher nur sehr klein, sodass damit lediglich für wenige Sekunden die Versorgung gedeckt wird. Ein weiterer Nachteil ist, dass sich die Speicher nicht trainieren lassen.
  • Glykogen, das in den Muskelzellen und der Leber gespeichert wird, kann sowohl mit (im aeroben Stoffwechsel) als auch ohne Sauerstoff-Zuhilfenahme (im anaeroben Stoffwechsel) bereitgestellt werden. Die Versorgung wird hier bis zu einer Dauer von 100 Minuten gewährleistet. Ein weiterer Vorteil ist, dass sich die Fähigkeit der Muskeln, Glykogen zu speichern, trainieren lässt. Stichwort Cardiotraining und so 🙂
  • Fette aus Muskeln und Unterfettgewebe lassen sich ebenfalls zur Energiegewinnung heranziehen. Hier reicht der Vorrat für mehrere Stunden; die Fähigkeit Fette zu verstoffwechseln ist zudem trainierbar. Ein Nachteil ist dagegen, dass Fette nur langsam bereitgestellt werden und stets Kohlenhydrate benötigen, um verbrannt zu werden.
  • Auch BCAAs, Valin, Leucin und Isoleucin können bei einem Glykogenmangel zur Energiegewinnung herangezogen werden. Diese befinden sich direkt im Blutkreislauf oder im Muskel und müssen dem Körper extern zugeführt werden.

So trainierst du die Energiegewinnung deiner Muskeln

Damit du deine Muskeln länger nutzen kannst, empfiehlt es sich, die Energiegewinnung zu trainieren. Die aerobe Energiebereitstellung durch Fette und Glykogen bei länger andauernden Belastungen optimierst du durch Cardiotraining.

Damit deinen Muskeln auch bei kurzen Belastungen ausreichend ATP bereitgestellt wird, empfiehlt sich eine ausreichende Zufuhr von Creatin als Nahrungsergänzungsmittel.
Allgemein empfiehlt es sich, die Nahrung vor und während des Trainings anzupassen. So können beispielsweise schnell verfügbare Kohlenhydrate die Glykogenspeicher schonen. Ein gut trainierter Fettstoffwechsel entscheidet dagegen über deine Performance im Ausdauerbereich.