Muskeln wandeln chemische Energie aus Nahrung in mechanische Arbeit (Kontraktion) über ATP (Adenosintriphosphat) um – die universelle zelluläre Energiewährung.
Drei Energiesysteme (rekrutiert nach Intensität/Dauer)
1. Phosphagensystem (sofortig, 0–10 Sek)
- ATP, das im Muskel gespeichert ist + Kreatinphosphat (CrP) → schnelle ATP-Regeneration über Kreatinkinase.
- Kein O₂ erforderlich. Bewegt maximale Anstrengungen: Sprint, schweres Heben, Sprung.
- Begrenzte Speicher (≈10 Sek).
2. Glykolytisches System (kurzfristig, 10 Sek – 2 Min)
- Glukose (aus Glykogen oder Blut) → Pyruvat über Glykolyse → 2 ATP (netto) + 2 NADH.
- Kein O₂ erforderlich (anaerob). Pyruvat → Laktat (regeneriert NAD⁺).
- Ratenbegrenzt durch H⁺-Anhäufung (Azidose) → Ermüdung.
- Bewegt 400-m-Sprint, Hochintensitätsintervalle.
3. Oxidatives System (langfristig, >2 Min)
- Pyruvat → Mitochondrien → Citratzyklus → NADH, FADH₂, GTP.
- Elektronentransportkette (ETC) → Protonengradient → ATP-Synthase → ~30–32 ATP/Glukose.
- Erfordert O₂. Oxidiert auch Fettsäuren (β-Oxidation) und Aminosäuren.
- Bewegt Ausdauer: Marathon, Radfahren, tägliche Aktivitäten.
Muskelkontraktionszyklus (Querbrückenzyklus)
- Ca²⁺ freigesetzt aus SR → bindet Troponin → Tropomyosin verschiebt sich → legt Aktin-Bindungsstellen frei.
- Myosinkopf (mit ADP+Pi) bindet an Aktin → Kraftschlag (ADP+Pi freigesetzt) → Filamentschieben.
- ATP bindet an Myosin → Ablösung.
- ATP hydrolysiert → Myosinkopf zurückgespannt → Zyklus wiederholt sich, solange Ca²⁺ vorhanden.
Trainingsanpassungen
- Krafttraining → ↑ Myofibrilläre Proteine, CrP-Speicher, glykolytische Enzyme.
- Ausdauertraining → ↑ Mitochondrien, Kapillaren, oxidative Enzyme, Fettoxidation, Glykogenspeicher.
Die Dominanz der Energiesysteme ist ein Kontinuum. Alle drei tragen jederzeit bei; die Anteile verschieben sich mit der Nachfrage.
