Aerobe Energiebereitstellung

Der erste Weg der Energiebereitstellung

Die Reaktionsschritte der aeroben Oxidation bestehen aus mehreren Stufen und sind enzymgesteuert. Bei dem in der Muskulatur gespeicherten Glykogen lassen sich fünf Abbaustufen unterscheiden:

• die Glykogenolyse,
• die Glykolyse,
• die Bildung von aktivierter Essigsäure,
• der Trikarbonsäure- oder Zitronenzyklus
• und die Atmungskette.

Die maximale aerobe Oxidation wird vor allem begrenzt durch:

• die O2-Menge, die der Muskelzelle pro Zeiteinheit zugeführt wird,
• durch die Menge der Enzyme, die die einzelnen Reaktionen bei der Oxidation katalysieren
• und durch die Größe der Nährstoffdepots in der Muskelzelle sowie durch deren Wiederauffüllung.

Anaerobe Energiebereitstellung

Der zweite Weg der Energiebereitstellung

Die anaerobe Oxidation ist der zweite Weg der Energiebereitstellung und wird verstärkt beansprucht, wenn die aerobe Oxidation den aktuellen Energiebedarf nicht vollständig abdecken kann. Auch bei der anaeroben Oxidation wird die Energie aus Glukose geliefert.

• Hauptsächliches Kriterium für die gesteigerte anaerobe Oxidation ist eine mangelnde Durchblutung der Muskulatur.

Die hieraus resultierende geringe bzw. stoppende O2-Versorgung führt dazu, dass die Energie zur Wiederauffüllung der ATP-Speicher anaerob bereitgestellt werden muss.
 Zusätzlich hat die Durchsatzrate der einzelnen enzymgesteuerten Reaktionen, in Abhängigkeit von der körperlichen Leistung, einen limitierenden Einfluss.

Der Bereitstellungsweg der energieliefernden Glukose ist wie bei der aeroben Oxidation die Glykolyse, wobei die einzelnen Reaktionsschritte bis zur Bildung von Brenztraubensäure gleich sind. 
Infolge einer starken Steigerung des Energiebedarfs wird die Glykogenspaltung erhöht und es entsteht mehr Brenztraubensäure, als oxidativ verarbeitet werden kann. Hierdurch wird die Glykolyse verlangsamt und die anaerobe Energiebereitstellung bedroht. Verantwortlich dafür ist das Koenzym NADH+, das sich mit der Bildung von Brenztraubensäure ebenfalls anhäuft.

Um den weiteren Ablauf der Glykolyse zu sichern, müsste das Koenzym allerdings als Wasserstoffakzeptator in oxidativer Form, also als NAD+, vorliegen. Da allerdings das rasch anfallende NADH+ H+ nicht so schnell von der Atmungskette oxidiert werden kann, kommt es zu einem weiteren Reaktionsschritt, bei dem das Wasserstoffatom des NADH+ H+ auf das Pyruvat übertragen wird. Resultierend aus diesem zusätzlichen Reaktionsschritt entsteht Laktat und das benötigte NAD+.