ATP- Gesamtbilanz

ATP- die universelle „Münze“ der
Energiebereitstellung
. Adenosintriphosphat (ATP) ist in den Zellen eines
lebenden Organismus die wichtigste Speicherform
chemischer Energie.
ATP besteht aus: Purinbase + 3 Phosphatreste
Beim Spalten des ATPs wird die Energie frei.
Adenosintriphosphatase
ATP + H 2 O ADP + P + H +
Der ATP-Spicher reicht für ca. 2-3 Kontraktionen.

ATP-Spaltung
Diese Energie wird für verschiedene Prozesse im
menschlichen Körper genutzt.
Konstanter Energieverbrauch (Bsp.):
● Biosynthese
● aktiver Transport von Stoffen (Na + /K + Pumpe zur
Aufrechterhaltung von Membranspannungen)
● Hormonsynthese
● Funktionsstoffwechsel von Nervenzellen
● Kataboler und anaboler Stoffwechsel von Umwelt
„giften“
Wechselnder Energieverbrauch (Bsp.):
● Muskelzellen (abhängig von der Belastung)
oder auch Leberzellen, Immunzellen

ATP-Resynthese
Sobald ATP verbraucht wird, wird es auf
verschiedenen Wegen resynthetisiert:
anaerob analactazid
anaerob lactazid
aerob.
Der ATP-Spiegel in den Zellen nimmt dadurch
nur geringfügig ab. Sinkt dieser unter einen
„kritischen“ Wert, wird der Organismus
gezwungen die Arbeit abzubrechen.

Anaerob-alactazide Energiebereitstellung
Spaltung von Creatinphosphat
Creatinkinase
ADP + Creatinphosphat ATP + Creatin
Eine weitere Möglichkeit der kurzzeitigen
Erhöhung der ATP-Konzentration bietet die so
genannte Myokinase.
Adenylat-Kinase
2ADP ATP + AMP
Dieser Prozess spielt allerdings quantitativ keine
Rolle bei Energiebereitstellung.

Einordung des Prozesses
in der Zelle
ADP+CP -> ATP+Creatin
Zytoplasma
Kapillare
Mitochondrium

Anaerob-lactazide Energiebereitstellung:
Die anaerobe Glycolyse
2 ATP
2 ATP
Glycogen
Glucose-6-
phosphat
2 Pyruvat
ATP
(Brenztraubensäure)
ATP
Glucose
2 Laktat
(Milchsäure)
Abtransport von
H + -Ionen, wenn
kein NAD mehr frei
Bilanz: Glycogen/Glucose + 3/2ADP + 3/2Pi 2 Laktat + 3/2 ATP

Einordnung des Prozesses
in der Zelle
ADP+CP -> ATP+Creatin
Zytoplasma
Kapillare
Kohlenhydrate
Pyruvat Laktat
Mitochondrium

Aerobe Glycolyse (im Zytolplasma)
2 ATP
2 ATP
Glycogen
Glucose-6-
phosphat
2 Pyruvat
ATP
(Brenztraubensäure)
ATP
Glucose

Pyruvat-Dehydrogenase-Reaktion
(Übergang vom Zytoplasma in die Mitochondrien)
CO 2
Pyruvat
Acetyl-CoA
NAD +
H 2O
Coenzym A
NADH+H +
Die H+-Ionen
werden in den
Mitochondrien
aerob weiter
verstoffwechselt.
Pyruvat + CoA + NAD+ Acetyl-CoA + NADH+H + + CO 2

Aerobe Glycolyse (in den Mitochondrien)
In den Mitochondrien wird die akivierte
Essigsäure in den Zitronensäurezyklus
eingeschleust.
Dort entstandene H + -Ionen gehen in die
Atmungskette ein, welche den größten
Teil der aerob erzeugten Engergie liefert.

Einordnung des Prozesses
in der Zelle
ADP+CP -> ATP+Creatin
Zytoplasma
Kapillare
Kohlenhydrate
Pyruvat Laktat
Atmungskette
O 2
H 2O
Acetyl-CoA
Zitrat-
Zyklus
H +
Mitochondrium

Bilanz der Energiegewinnung
aus der aeroben Glycolyse
Abbaustufe Art der Phosphorylierung
ATP-
Gesamtbilanz
Glycolyse
Bildung von
Substratkettenphosphorylierung → Bildung von ATP 2
Acetyl-CoA
Citronensäure-
-
zyklus Substratkettenphosphorylierung → Bildung von GTP 2
Atmungskette Atmungskettenphosphorylierung
2 NADH + 2 H+ → aus der Glycolyse
2 NADH + 2 H+ → aus der Pyruvat-Dehydrogenase-Reaktion
6 NADH + 2 H+ → aus dem Citronensäurezyklus
2 FADH2 → aus dem Citronensäurezyklus
26 (28)
∑ = 30 (32)
Steht als Ausgangssubstanz Glucose zur Verfügung, so ergeben
sich pro mol Glucose 30 (32) mol ATP.

Aerobe Oxidation von Fettsäuren
Fettsäuren
Acyl-CoA
CoA
2 ATP
Transport durch die innere Mitochondrienmembran
durch die Carrier-Substanz Carnitin
Im Mitochondrium werden in der ß-Oxidation von
den langen Fettsäureketten Acetyl-CoA-Einheiten
abgespalten

Übersicht Energiebereitstellung
ADP+CP -> ATP+Creatin
Eiweiße
Fettsäuren
Zytoplasma
Kapillare
Acyl-CoA
Kohlenhydrate
Pyruvat Laktat
ß-Oxidation
Atmungskette
O 2
H 2O
Acetyl-CoA
Zitrat-
Zyklus
H +
Mitochondrium

Vor- und Nachteile der
energieliefernden Systeme
Energiebereitstellung Zweck/Zeitintervall Nachteil
1. anaerob alactazid
2. anaerob lactazid
3. aerobe KH
4. aerobe Fette
5. Proteine =>
Gluconeogenese
kurzfristig hoher Spitzenbedarf
wird abgedeckt (Wurf, Sprung) bis
ca. 10s
hauptsächlich schnelle
Energiebereitstellung im mittleren
bis hohen Belastungsbereich
(z.B. 400/8000m-Lauf)
Ausdauerbelastung bis ca. 1,5/2h
im unteren bis mittleren
Belastungsbereich
lange Ausdauerbelastung
bevorzugt in niedrigem
Belastungsbereich
Hungerzustand oder extreme
Ausdauerbelastung
schnelle Erschöpfung des
Kreatinphosphatspeichers
Abfallprodukt Laktat häuft sich relativ
schnell an
=> Azidose durch H
Katabolismus
+ Ionen
=> bei niedrigem pH Abbruch der
Belastung
(+ Koordinationsstörungen zentral)
Speicher sind recht begrenzt (Leber: 50-
150g, Muskel: 250-350g)
=> 300-500g ≙ 1200-2000 KCal (1g KH
liefern ca. 4,1 Kcal)
weniger Energie pro Zeiteinheit als KH-
Verbrennung => niedrigere Leistung O2-
Bedarf pro kcal, die aus Fetten entsteht
Vorteil: unbegrenzter Speicher (1kg Fett
=> 9000 Kcal)