Anaerober Stoffwechsel – aerobe und anaerobe Energiegewinnung erklärt
„Stoffwechsel“ (auch „Metabolismus“) ist vermutlich jedem ein Begriff. Doch was in diesem Zusammenhang „aerob“ und „anaerob“ bedeutet, kann man allenfalls erahnen.
Das Wort „aer“ kommt aus dem Altgriechischen und bedeutet „Luft“. Gemeint ist jedoch eigentlich Leben, das elementaren Sauerstoff benötigt. Das Gegenteil bezeichnet die Anaerobie.
Adenosintriphosphat – Der Treibstoff für den menschlichen Organismus
Autos fahren mit Hilfe von Benzin, der menschliche Stoffwechsel wird durch Adenosintriphosphat (kurz: ATP) angetrieben. Dieses so wichtige Molekül ist der wichtigste Energieträger in den Zellen und reguliert energieliefernde Prozesse. Die Spaltung eines solchen ATP-Moleküls zu ADP setzt Energie frei. Es muss vom Organismus ständig neu hergestellt werden, und zwar auf zweierlei Wegen:
- im aeroben Stoffwechsel mit Sauerstoffzufuhr
- im anaeroben Stoffwechsel ohne Sauerstoffzufuhr
Wir Menschen können ohne Sauerstoff nicht überleben, daher gewinnt auch der Körper seine Energie normalerweise über den aeroben Stoffwechsel. Die sogenannte Zellatmung läuft wie folgt ab:
Energie (ATP) wird mit Hilfe von Sauerstoff gewonnen. Kohlendioxid und Wasser werden – als Stoffwechselendprodukte dieses Prozesses – freigesetzt und über die Lunge abgeatmet.
Die Rolle des anaeroben Energiestoffwechsels
Ist der Körper kurzen, jedoch sehr intensiven körperlichen Belastungseinheiten ausgesetzt, beginnt der anaerobe Energiestoffwechsel. Puls- und Atemfrequenz steigen zwar, reichen jedoch zur Energieversorgung des Organismus für die Gesamtbelastung dieser kurzen Einheit nicht aus.
An einem Beispiel lässt sich die Theorie leicht erklären:
Ein 400 m-Läufer verbraucht bereits in den ersten 6 – 8 Sekunden seines Laufes (Belastungseinheit) sämtliche Energie, was gleichbedeutend ist mit dem vollständigen Energieverbrauch in der Muskulatur. Aufgrund der großen Anstrengung sind die Lungen des Läufers nicht in der Lage, ausreichende Sauerstoffmengen zur Energiegewinnung verfügbar zu machen. Doch das hält den Läufer nicht auf, denn sein Organismus schaltet einfach um – nämlich auf den schnellen, anaeroben Stoffwechsel.
Übersetzt bedeutet dies: Der Organismus wandelt die so wichtige Glukose über die Milchsäuregärung in Laktat und 2 mol ATP um. Da dies Folge eines Gärprozesses ist, wird bei dieser Art von Energiegewinnung kein Sauerstoff benötigt (anaerob).
ATP-Gewinnung – Die Energielieferanten
Um ATP zu gewinnen, braucht der Körper Energie, die er mittels Verbrennung der Makronährstoffe – Kohlenhydrate, Eiweiß, Fett – gewinnt. Täglich nehmen wir sie über die Nahrung auf. Doch werden nicht alle drei gleichermaßen genutzt. Welcher Makronährstoff den Zuschlag als Energieträger für den Stoffwechsel erhält, hängt von zwei wesentlichen Punkten ab:
- der zur Verfügung stehenden Sauerstoffmenge (aerob/anaerob)
- dem Ernährungs- und Trainingszustand eines Menschen
Der wichtigste Energielieferant ist jedoch die Glukose (Traubenzucker), der aus Kohlenhydraten gewonnen wird. Dieser kann mit oder ohne Sauerstoffzufuhr verbrannt werden (aerob oder anaerob). Zudem können einige wichtige Organe (Gehirn und rote Blutkörperchen) ihre Energie ausschließlich aus Glukose gewinnen.
Aus der Puste kommen
Die anaerobe Leistungseinheit ist jedoch zeitlich begrenzt, denn nach zwei Minuten geht uns die Puste aus. Die Folge: Die Muskeln übersäuern aufgrund des anfallenden Laktates (Milchsäure) und können ihren Dienst nicht weiter tun.
Für unseren 400 m-Läufer bedeutet dies, dass er nach zwei Minuten Maximalbelastung aufgeben oder seine Laufgeschwindigkeit erheblich reduzieren muss. Daher kann ein Läufer in diesem Sprinttempo niemals einen Marathon absolvieren.
Längere Trainingseinheiten müssen anders geplant werden.
Belastungseinheiten, die über zwei Minuten hinausgehen, können nur mit ständiger Sauerstoffzufuhr erfolgen und bedürfen entsprechender Planung. Die Energiebereitstellung kann hierbei nur aerob sein. Bei längeren Belastungseinheiten, die über 30 – 60 Minuten hinausgehen, setzt die Fettverbrennung als weitere Energiequelle ein.
ATP wird im aeroben Energiestoffwechsel über die Zellatmung gewonnen, sofern sie vollständig abläuft. Der Organismus ist also so lange im aeroben Bereich, solange wir im Verlauf einer körperlichen Belastung kontinuierlich ausreichend Sauerstoff einatmen.
| Stichwort | Aerober Stoffwechsel | Anaerober Stoffwechsel |
| Sauerstoff | mit | ohne |
| Belastungsdauer | über zwei Minuten | max. 40 – 50 Sek., jedoch höchstens zwei Minuten |
| Brennstoff | Glukose aus Kohlenhydraten oder Fett | Glukose aus Kohlenhydraten |
| Endprodukte | Wasser, Kohlendioxid, Energie | Laktat sowie vermehrte Mengen an Ammoniak, Harnsäure und Harnstoff |
Effektive Fettverbrennung
Ist ein Stoffwechselweg ausgereizt, ist bei unserem ausgereiften Organismus noch nicht das Ende der Fahnenstange erreicht. Zur Verfügung stehen uns zweierlei Stoffwechselwege, nämlich der aerobe (mit Sauerstoffzufuhr) sowie der anaerobe, welcher ohne Sauerstoffzufuhr die nötige Energie kurzzeitig bereitstellt.
Doch ist die Belastungseinheit kurz und das Ergebnis wenig effektiv. Effizienter ist hier schon der aerobe Stoffwechsel, der die Sicherheit der vollständigen Zellatmung vermittelt. Nur hier werden längere Belastungs-/Trainingseinheiten möglich.
Für die bewusste und effektive Fettverbrennung (Gewichtsreduktion) muss die Trainingsintensität so geplant sein, dass die Sauerstoffzufuhr stets ausreichend ist. Die Fettverbrennung setzt jedoch erst nach 30 – 60 Minuten ein, daher sollten die sportliche Betätigung von längerer Dauer sein.
Ein Wort für Einsteiger
Wer mit Hilfe von Trainingseinheiten sein Gewicht reduzieren möchte, sollte – sofern er den vorstehenden Text gelesen hat und inhaltlich nachvollziehen kann – nicht den Fehler begehen und die Meinung vertreten, größere Anstrengung und/oder ein schnelleres Tempo würden mehr Kalorien/Fett verbrennen. Der Stoffwechsel entscheidet darüber, was er für seine Arbeit benötigt.
Ein falsch begangenes Training richtet mehr Schaden an, als es nützt. Wer also auf seinen Körper hört und sich an dessen Vorgaben hält, wird das Wunder der schmelzenden Pfunde tatsächlich erleben. Übermut tut eben selten gut.
FAQ
Was ist aerober und anaerober Stoffwechsel?
Der aerober Stoffwechsel ist ein Prozess, bei dem Zellen Energie in Anwesenheit von Sauerstoff gewinnen. Dabei wird Glukose vollständig in Kohlendioxid und Wasser umgewandelt, wobei eine große Menge an Energie freigesetzt wird. Hauptvertreter dieses Stoffwechsels ist die Zellatmung.
Der anaerobe Stoffwechsel hingegen beschreibt den Energiegewinn in Abwesenheit von Sauerstoff. Hierbei wird Glukose nicht vollständig abgebaut, was zu einem geringeren Energieertrag führt. Ein bekanntes Beispiel ist die Gärung, bei der beispielsweise Milchsäure oder Ethanol entsteht.
Was bedeutet anaerob vereinfacht?
Anaerob, in einfachen Worten, bedeutet „ohne Sauerstoff“. Wenn Zellen Energie ohne den Einsatz von Sauerstoff produzieren, spricht man von einem anaeroben Prozess.
Wo findet der anaerobe Stoffwechsel statt?
Der anaerobe Stoffwechsel findet hauptsächlich im Zytoplasma von Zellen statt. Während der aerober Stoffwechsel in den Mitochondrien abläuft, geschieht der anaerobe Abbau von Glukose in der Zellflüssigkeit, also außerhalb der Mitochondrien.
Wann geschieht der aerobe und der anaerobe Stoffwechsel?
Der aerober Stoffwechsel tritt in Erscheinung, wenn ausreichend Sauerstoff vorhanden ist, um den Zellen bei der Energiegewinnung zu helfen. Dies ist beispielsweise während moderater körperlicher Aktivität der Fall. Der anaerobe Stoffwechsel hingegen dominiert bei intensiven, kurzzeitigen Aktivitäten, bei denen der Sauerstoff nicht schnell genug zu den arbeitenden Muskeln gelangen kann, wie z.B. beim Sprinten oder Gewichtheben.
Kann man im anaeroben Bereich abnehmen?
Ja, es ist möglich, im anaeroben Bereich abzunehmen. Obwohl der anaerobe Stoffwechsel weniger effizient Energie produziert als der aerobe, führt er zu einem höheren Kalorienverbrauch nach der Aktivität, dem sogenannten „Nachbrenneffekt“. Dies kann zur Gewichtsreduktion beitragen, insbesondere wenn es mit einer ausgewogenen Ernährung kombiniert wird.
Was ist gesünder: aerob oder anaerob?
Beide Stoffwechseltypen haben ihre Vorteile und tragen zur Gesundheit bei. Der aerobe Stoffwechsel verbessert die kardiovaskuläre Gesundheit, fördert die Ausdauer und stärkt das Herz-Kreislauf-System. Der anaerobe Stoffwechsel hingegen unterstützt den Muskelaufbau und erhöht die Kraft und Schnelligkeit. Für eine umfassende körperliche Gesundheit ist es ideal, beide Formen des Trainings in einem ausgewogenen Verhältnis zu kombinieren.