THEMENSCHWERPUNKT ENERGIE - Teil 1

WAS IST ATP?

Ohne ATP kein Leben!

Adenosintriphosphat (engl. adenosine triphosphate) ist ein Molekül, das in allen Zellen eines Lebewesens vorkommt. Dort stellt es für sämtliche Vorgänge Energie zur Verfügung. Mit dieser Energie werden alle Arbeitsprozesse wie Fortbewegung oder Stofftransport ermöglicht.
Ganz egal, ob wir gehen, sitzen, schlafen, essen, reden, arbeiten oder Sport betreiben, wir benötigen dafür immer ATP.

! Der Körper verbraucht an einem Tag ungefähr so viel ATP, wie er wiegt.
Diese Menge kann nicht einfach produziert werden.
Es handelt sich hier um eine "erneuerbare Energiequelle", die durch die Reaktion von ADP mit einer Phosphatgruppe regeneriert werden kann.

Wo wird ATP produziert?

ATP wird in den kleinsten Kraftwerken unseres Körpers produziert – in unseren Zellen. Jede Zelle beherbergt in der inneren Membran jene Enzymkomplexe, an denen das ATP gebildet wird, die ATP-Synthasen.
Genau deshalb ist es wichtig, gut auf unsere Zellgesundheit zu achten, damit unsere Zellfunktionen ihre Arbeit leisten können und uns dadurch am Leben halten.

ATP in jeder Zelle! In der inneren Membran jeder Zelle befinden sich: • Proteine für Redoxreaktionen • Proteine für die ATP-Erzeugung • Transportproteine

 Für die Erzeugung von ATP sind viele Schritte notwendig

Folgende Faktoren haben Einfluss auf die Funktion unserer Mitochondrien:

• Lebensstil
  Unsere Mitochondrien brauchen Bewegung & frische Luft. Entscheide dich lieber für einen längeren Spaziergang, eine Radtour oder ein leichtes Lauftraining, anstatt deine freie Zeit auf der Couch zu verbringen.
  
  
• Verhalten
  Ständiger Stress (egal ob physisch oder psychisch) oder auch Streitigkeiten in der Arbeit oder im Privatleben, wirken sich leider sehr negativ auf unsere Zellgesundheit aus. Grübeleien, die durch Streitigkeiten oder Missverständnisse entstehen, sollte man so rasch wie möglich klären. Sie werden nicht umsonst als „Energieräuber“ bezeichnet.
  
  
• Ernährung
  Wer seinen Körper mit Fertiggerichten und säurehaltigen Limonaden versorgt, schadet ihm mehr als er ihm hilft (auch manche handelsüblichen Mineralwasser- oder Sodawassersorten sind säurehaltig). Lieber zu Wasser, Gemüse und Obst greifen und die Mahlzeiten selbst zubereiten, anstatt sie fertig aus der Tiefkühlabteilung im Supermarkt zu holen.
  
  
• Umwelteinflüsse
  Es lässt sich kaum vermeiden, hin und wieder Luftverschmutzung, Elektrosmog oder Schadstoffbelastungen ausgesetzt zu sein. Wer jedoch lieber zu schadstofffreien Körperpflegeprodukten greift, die Spaziergänge an den Stadtrand oder aufs Land verlegt und Elektrogeräte in der Nacht ausschaltet, kann trotzdem viel beitragen, um Belastungen durch Umwelteinflüsse so gering wie möglich zu halten.
  
  
• Einnahme von Medikamenten
  Statine hemmen die ATP-Herstellung. Auch Antibiotika schaden den Mitochondrien.

Wir brauchen Energie! Welche Nährstoffe unterstützen die ATP Erzeugung?

Essenzielle Mikronährstoffe

B-VITAMINE

Zu den B-Vitaminen gehört eine Gruppe von acht Vitaminen, die bei zahlreichen biochemischen Reaktionen im Körper als Coenzyme wirken. Sie tragen unter anderem zu einem normalen Energiestoffwechsel bei und sind wichtig für zelluläre Wachstums- und Reparaturprozesse im Körper.

B-Vitamine liefern selbst keine Energie, helfen aber dabei, Energie aus Kohlenhydraten, Eiweißen und Fetten in Form von Adenosintriphosphat (ATP) freizusetzen. Sie fungieren als Coenzyme in den verschiedenen Phasen des Energiestoffwechsels.

Energieproduktion durch B-Vitamine

• Bei der Glykolyse, während welcher im Zytosol Glucose in zwei Moleküle Pyruvat umgewandelt wird, spielt Vitamin B3 eine Rolle.
• Vitamin B1 fungiert als Coenzym für das Enzym Pyruvatdehydrogenase, das die Umwandlung des aus der Glykolyse hervorgehenden Pyruvats in Acetyl-Coenzym A (Acetyl-CoA) ermöglicht. Vitamin B1 nimmt also eine Schlüsselfunktion ein auf dem Schritt von der Glykolyse im Zytosol zum Zitronensäurezyklus in den Mitochondrien der Zelle, für den Acetyl-CoA das Ausgangsprodukt ist.
• Auch Vitamin B5 ist wichtig als Coenzym für Pyruvatdehydrogenase. Es ist der Baustein für Acetyl-CoA. Die Glykolyse und der Zitronensäurezyklus liefern ATP (beide 2 Moleküle ATP), in der Atmungskette werden jedoch sage und schreibe 32 Moleküle ATP aus den Molekülen FADH2 und NADH erzeugt, den Derivatformen der Vitamine B2 und B3.
• Sowohl das Molekül FAD (umgewandelt aus Vitamin B2) als auch NAD+ (umgewandelt aus Vitamin B3) können Protonen und Elektronen akzeptieren, die bei der Glykolyse und im Zitronensäurezyklus freigesetzt werden. Die Protonen und Elektronen werden anschließend an die Elektronentransportkette abgegeben, die den Enzymkomplex ATP-Synthase antreibt, welcher ADP und anorganisches Phosphat in ATP verwandelt (Prozess der oxidativen Phosphorylierung).
• Als Coenzym ist Biotin (Vitamin B8) unverzichtbar für das Funktionieren der mitochondrialen Carboxylasen, die bei der Glykogen- und Fettsynthese, im Aminosäurestoffwechsel und im Zitronensäurezyklus eine Rolle spielen.
• Vitamin B6, Folat und Vitamin B12 sind nicht direkt am Zitronensäurezyklus beteiligt, beeinflussen aber den Energiehaushalt unter anderem durch die Produktion von Hämoglobin, das im Körper Sauerstoff transportiert. Vitamin B6 ist außerdem wichtig für das Funktionieren von Enzymen (Cytochrome) in der Elektronentransportkette.

! Menschen mit einseitigen Essgewohnheiten, die hauptsächlich aus verarbeiteten Produkten und weniger aus Obst und Gemüse besteht, riskieren einen Vitamin-B-Mangel.
Vegetarier und Veganer, die keine tierischen Produkte zu sich nehmen, sind einem erhöhten Risiko eines Vitamin-B-12-Mangels ausgesetzt.

Cofaktoren für den Energiestoffwechsel

COENZYM Q10

Coenzym Q10 ist eine wichtige körpereigene Substanz, die wir selbst produzieren können. Sie ist auch in unserer Nahrung vorhanden, obwohl der darüber aufgenommene Anteil gering ist. Coenzym Q10 ist eine fettlösliche Substanz, die eine wesentliche Rolle in der Elektronentransportkette (Atmungskette) der Mitochondrien spielt. Innerhalb der Atmungskette wird Energie in Form von ATP gebildet. Nahezu alle Zellen enthalten Mitochondrien und damit auch Coenzym Q10. Es kommt in großen Mengen in Zellen mit zahlreichen Mitochondrien und erhöhtem Energiebedarf vor, z. B. in Herz-, Muskel-, Nieren- und Leberzellen.

Im Körper kommt Coenzym Q10 in zwei biochemischen Formen vor: Ubichinon, der oxidierten Form, und Ubichinol, der reduzierten Form. Die reduzierte Form hat den höchsten Anteil in Blut und Zellen. Es ist auch die Form, die freie Radikale neutralisiert und so die Zellen vor oxidativen Schäden schützt. Eine Supplementierung mit Coenzym Q10 (Ubichinol oder Ubichinon) kann bei verminderter körpereigener Synthese (z. B. aufgrund von Alterung oder Defekten in der Coenzym-Q10-Synthese), aber auch bei erhöhtem Bedarf an Coenzym Q10 im Alter, bei intensiver sportlicher Betätigung, bei Medikamenteneinnahme (insbesondere der Einnahme von Statinen) oder bei Krankheit sinnvoll sein.
! Der Q10 Gehalt im Blut sollte regelmäßig gemessen werden – Sollwert = mind. 2,5 mg/l !

RIBOSE

D-Ribose ist ein Monosaccharid (Einfachzucker), welches der Körper selbst aus Glukose bilden kann. Es ist ein Baustein der Nukleotide, aber auch des ATP, unseres universellen Energieträgers.
Ribose trägt zum zellulären Energiestoffwechsel bei.

Die Verfügbarkeit von Ribose bestimmt die Geschwindigkeit, mit der ATP produziert werden kann. Wenn der Körper Energie verbraucht, z.B. bei Krankheit oder starker körperlicher Anstrengung, versagt oft die körpereigene Ribose-Produktion. Personen mit Herzerkrankungen, Fibromyalgie und chronischem Erschöpfungssyndrom, aber auch Spitzensportler können von der Einnahme zusätzlicher Ribose profitieren, um die ATP-Versorgung wieder aufzufüllen.

Ribose dient als Baustoff von Nukleotiden. Nukleotide sind die Bausteine unseres genetischen Materials (DNA und RNA). Ein Nukleotid besteht aus einer Nukleobase (einer Purino-oder Pyrimidinbase), einer Ribose-Gruppe (oder im Fall von DNA einer Deoxyribose-Gruppe) und einer oder mehreren Phosphatgruppen. Nukleotide, in Form von Adenosin-Nukleotides, spielen eine wesentliche Rolle im Energiestoffwechsel.

Adenosin-Nukleotide bestehen aus der Purinbase Adenin, Ribose und einer oder mehreren Phosphatgruppen, die z.B. in Adenosinmonophosphat (AMP), Adenosindiphosphat (ADP) und Adenosintriphosphat (ATP) enthalten sind. Sie sind die wichtigsten Energiemoleküle in unserem Körper, bilden aber auch die Grundlage für wichtige Kofaktoren in den Prozessen des Zellstoffwechsels (Glykolyse, Zitronensäurezyklus und oxidative Phosphorylierung), wie z. B. NAvinukleNADHenin -Dinukleotid (FAD), Coenzym A (CoA). Darüber hinaus sind sie die Basis des zuständigen AMP (cAMP), eines intrazellulären Botenstoffs.

Das Hauptwirkungsgebiet der Ribose sind die Mitochondrien in der Zelle, wo das meiste ATP ist (Mahoney, 2018). ATP ist die wichtigste Energiequelle im Leben von Zellen. Alle Körperfunktionen hängen davon ab, dass ausreichend ATP verfügbar ist. Die in ATP angegebene Energie wird freigesetzt, wenn die dritte Phosphatgruppe aufgenommen wird. Dabei werden ADP und anorganisches Phosphat belastet.

MAGNESIUM – ein Mangel führt zu Mitochondrienreduktion!

Magnesium ist das vierthäufigste Kation in unserem Körper und intrazellulär (nach Kalium) das am häufigsten vorkommende. Magnesium ist ein Aktivator in mehr als 600 Stoffwechselreaktionen, einschließlich der Energieproduktion, der Protein- und Nukleinsäuresynthese, des Zellwachstums und der Zellteilung sowie des Schutzes der Zellmembranen.
Als Calcium-Antagonist reguliert es Neurotransmitter, Muskelkontraktion und -entspannung und beeinflusst damit Gehirn- und Nervenfunktionen, (Herz-)Muskelfunktion, neuromuskuläre Steuerung, Muskeltonus und Blutdruck.
Der menschliche Körper enthält etwa 24 Gramm Magnesium. Gespeichert wird es hauptsächlich in Knochen (60 %), Muskeln (20 %) und im Weichteilgewebe (20 %). Weniger als 1 % befindet sich im Blut.

Magnesium wird intrazellulär an ATP gebunden!
Magnesium trägt zur Verringerung von Müdigkeit und zur normalen psychischen Funktion bei. Darüber hinaus trägt Magnesium zu einem normalen Energiestoffwechsel bei, da es eine Rolle im Zitronensäurezyklus spielt, und es trägt zur Erhaltung normaler Knochen bei.

Magnesium in der Zelle
Viele Enzyme in der Zelle sind auf Magnesium als Cofaktor angewiesen. Magnesium spielt eine Rolle bei der (an)aeroben Energieproduktion; direkt, weil es Teil des Magnesium-ATP-Komplexes ist und indirekt als Enzymaktivator von ATP-erzeugenden Enzymen in der Glykolyse und der oxidativen Phosphorylierung.

! 80% der älteren Bevölkerung leidet unter Magnesiummangel
⇒ Darum Speicher regelmäßig füllen – mit mindestens 500 – 800 mg / Tag!

Quellen:
Monographie Magnesium(Natura Fooundation) | lernhelfer.de | studyflix.de | Monographie Vitamin B (allgemein) Natura Foundation (Depeint, 2006; Tardy, 2020) | Monographie Coenzym Q10 Natura Foundation | Monographie D-Ribose Natura Foundation | Monographie Magnesium Natura Foundation (Ahmed & Mohammed, 2019)

Markus Stark zum Thema ATP:

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