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sportliche Frau isst Müsli © Art_Photo
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Bewegung & Energiestoffwechsel

Ohne Energie können Lebewesen nicht leben. Der menschliche Körper gewinnt Energie aus pflanzlichen und tierischen Nahrungsmitteln. In den Nährstoffen ist die ursprüngliche Energiequelle jedes Lebens – die Sonnenstrahlung – in umgewandelter Form chemisch gespeichert. Damit diese Energie genutzt werden kann, muss der Körper zuerst aus den Nährstoffen diese Energie wieder freisetzen und dann in mechanische Energie – die Muskelarbeit – umwandeln. Der Körper benötigt Energie für die Grundfunktionen der Lebenserhaltung (zum Beispiel Herzschlag, Atmung, Verdauung, Gehirntätigkeit), die Aufrechterhaltung der Körpertemperatur und für körperliche Aktivität.

Die komplexen Vorgänge der Energieumwandlung im Körper von einer Form (zum Beispiel Zucker) in eine andere (zum Beispiel Wärme, mechanische Energie in Form körperlicher Aktivität) bezeichnet man als Energiestoffwechsel.

Die Energielieferanten aus der Nahrung sind: 

  • Kohlenhydrate (Zucker oder Stärke),
  • Fette und
  • Proteine (Eiweiß).

Die mit der Nahrung eingenommene und auch vom Körper verbrauchte Energiemenge wird in Kilokalorien (kcal) oder in Kilojoule (kJ) angegeben:

  • 1 kcal = 4,184 kJ 

Der Brennstoff für körperliche Aktivität

Die energietragenden Nährstoffe sind Kohlenhydrate, Fette und Eiweiß. Im Rahmen der Verdauung werden die Nährstoffe zerlegt: Die Kohlenhydrate der Nahrung werden in einzelne Zuckermoleküle (vor allem Glukose, Galaktose und Fruktose) aufgespalten und die Eiweiße in Aminosäuren. Aus den Nahrungsfetten werden Fettsäuren sowie Glyzerin gebildet. Vom Dünndarm gelangen die Nährstoffe ins Blut. Die Zuckermoleküle Galaktose und Fruktose werden danach weiter in der Leber verstoffwechselt und in Glukose umgewandelt. Nicht sofort verbrauchte Glukose wird entweder als Glykogen in den Muskelzellen gespeichert oder bei einem Glukose-Überangebot in Körperfett umgewandelt. Fette werden verbraucht oder in Fettspeichern unter der Haut gelagert. Auch überschüssiges Eiweiß kann in Körperfett umgewandelt werden.

Die Energiespeicher des Körpers

Der Körper verfügt über unterschiedliche Energiespeicher. Sie sind ein Puffer, damit nicht ständig Nahrung zugeführt werden muss, aber auch eine Reserve für Zeiten längerer Nahrungsknappheit.

  • Fettspeicher: Der größte Energiespeicher des Organismus ist das Depotfett. Normalgewichtige Menschen haben 80.000 bis 100.000 kcal in Form von Fett gespeichert.
  • Kohlenhydratspeicher: In den Muskelzellen wird nicht verbrauchte Glukose als Glykogen gespeichert (insgesamt zirka 400 g Glykogen). Der zweite – wenn auch deutlich kleinere Speicher für Kohlenhydrate – ist der Glykogenspeicher der Leber (zirka 80 g Glykogen), welcher bei Bedarf Glukose ins Blut abgeben kann. Somit können insgesamt zirka 1.500 bis 2.000 kcal in Form von Kohlehydraten in der Leber und der Muskulatur gespeichert werden..
  • Es gibt keinen eigenen Eiweißspeicher. Daher muss der Körper bei ungenügender Eiweißzufuhr auf das Muskeleiweiß zugreifen – der einzige verfügbar „Eiweißspeicher“. Eiweiß wird nur in sehr geringen Mengen (zirka zehn Prozent vom Gesamtenergieumsatz) für die Energiegewinnung herangezogen. Die eigentliche Aufgabe der Eiweiße liegt im Aufbau von körpereigenen Strukturen, zum Beispiel den Muskelzellen, Knochen, Hornhaut etc.

Hinweis Eine ausreichende Eiweißversorgung ist daher eine Voraussetzung für eine ausreichende Versorgung mit diesem Nährstoff. 

So verbrauchen die Muskeln Energie

Der Körper ist mit einem komplexen System zur Energieversorgung ausgestattet, um in verschiedenen Situationen die notwendige Leistung erbringen zu können. Voraussetzung für jede körperliche Aktivität ist vor allem ein spezieller Energieträger, das Adenosintriphosphat (ATP). ATP ist der universelle verfügbare Energieträger in jeder Körperzelle.

In den Zellen selbst sind nur geringe ATP-Mengen vorhanden, die nach nur wenigen Sekundenverbraucht sind. Daher muss dieses ATP ständig wiederhergestellt (= resynthetisiert) werden, was über die energieliefernden Nährstoffe Kohlenhydrate und Fett erfolgt.

Energiestoffwechsel mit Sauerstoff – der Normalfall

Die Energieerzeugung im Körper – also die ATP-Produktion – erfolgt primär über die Verbrennung von Fettsäuren und Glukose. In Ruhe und bei mäßig intensiven Belastungen wird der Energiebedarf primär aus der Verbrennung von Fettsäuren und Kohlehydraten gedeckt, was als aerober Stoffwechsel bezeichnet wird. 

Zu den Aktivitäten mit hauptsächlich aerobem Stoffwechsel zählen die meisten Alltagsaktivitäten wie Sitzen, Gehen, Stehen, leichte Hausarbeit oder Büroarbeit. Auch längere sportliche Aktivitäten finden hauptsächliche mit aerobem Stoffwechsel statt.

Je nach Intensität der aeroben Aktivität und Trainingszustand schwankt der Anteil der Kohlenhydrat- und Fettspeicher an der Energiebereitstellung. 

Energiestoffwechsel ohne Sauerstoff – die Ausnahme

Bei hoher Belastungsintensität muss der Körper zusätzlich zum aeroben Stoffwechsel Energie ohne Sauerstoff (anaerob) zuschießen. Das ist dann der Fall, wenn mehr Energie benötigt wird als durch die aerobe Verbrennung der Nährstoffe bereitgestellt werden  kann.

Die anaerobe Energiebereitstellung kann derartige Situationen allerdings nur sehr kurze Zeit (zirka drei Minuten) überbrücken, weil die Muskeln dann sehr schnell ermüden.
Typische Situationen sind zum Beispiel das Heben oder Werfen schwerer Gegenstände, kurze, schnelle Läufe (Sprints) etc.

Weitere Informationen unter Energiebedarf in Ruhe und bei Aktivität.

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