Energiestoffwechsel

Qualitätssicherung von Dr. med. Nonnenmacher am 13. November 2016
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Der Energiestoffwechsel des Körpers zeichnet sich durch den biochemischen Abbau energiereicher organischer Ausgangsverbindungen in energiearme anorganische Verbindungen unter Freisetzung von Energie aus. Diese Energie wird zur Aufrechterhaltung der biologischen Prozesse benötigt. Des Weiteren muss zwischen Energiestoffwechsel und Baustoffwechsel (Anabolismus) unterschieden werden.

Inhaltsverzeichnis

Was ist der Energiestoffwechsel?

Jeder Organismus unterliegt sowohl dem Energie- als auch dem Baustoffwechsel. Der Energiestoffwechsel ist durch die Freisetzung von Energie zu Gewährleistung der körperlichen Prozesse gekennzeichnet. Im Gegensatz dazu werden beim Baustoffwechsel körpereigene Proteine, Nukleinsäuren, Fette und Kohlenhydrate aufgebaut.

Zur Aufrechterhaltung der biologischen Prozesse ist Energie notwendig. Ein Lebewesen muss von außen Energie zuführen, um überhaupt existieren zu können. Pflanzen wandeln Sonnenenergie über die Fotosynthese in die chemische Energie der Kohlenhydrate, Fette und Eiweiße um. Tiere und Menschen benötigen zur Lebenserhaltung die chemische Energie dieser Stoffe.

Hauptsächlich Kohlenhydrate und Fette dienen dem Menschen zur Energieerzeugung. Aminosäuren und Proteine besitzen zwar auch einen hohen Gehalt an Energie. Sie werden jedoch hauptsächlich zum Aufbau des Körpers benötigt.

Der Energiestoffwechsel des Menschen sichert den Grundumsatz und den Leistungsumsatz. Der Grundumsatz umfasst den Energieumsatz für alle lebensnotwendigen energetischen Prozesse, die im völligen Ruhezustand notwendig sind. Der Leistungsumsatz beschreibt den zusätzlichen Energieverbrauch bei körperlicher Bewegung.

Funktion & Aufgabe

Die menschliche Ernährung dient zum einen der Aufrechterhaltung der körperlichen Funktionen und der zusätzlichen Leistungserbringung bei körperlicher Bewegung. Zum anderen werden aus den Bausteinen der Nährstoffe (hauptsächlich Proteine) körpereigene Stoffe (Proteine) aufgebaut.

Für die Energiegewinnung sorgen vor allem Kohlenhydrate und Fette. Nur bei unzureichender Zufuhr von Nahrungsmitteln können auch die Proteine zur Energieerzeugung herangezogen werden. Das ist beispielsweise im Hungerzustand der Fall (Hungerstoffwechsel). Allerdings kann auch im Rahmen des normalen Stoffwechsels die Energiegewinnung aus Eiweißen nötig sein (bei erhöhter Eiweißzufuhr).

Kohlenhydrate dienen als kurzfristige Energielieferanten. Nach einer kohlenhydratreichen Ernährung steigt der Blutzuckerspiegel. In der Folge kommt es zu einer erhöhten Insulinproduktion. Das Insulin sorgt für die Verteilung des Blutzuckers in die einzelnen Zellen. Dort wird es im Rahmen des Energiestoffwechsels zu Kohlendioxid und Wasser abgebaut. Bei diesem Abbau wird gleichzeitig die in den Kohlenhydraten gespeicherte chemische Energie zur Aufrechterhaltung der körperlichen Prozesse freigesetzt. So wird bei der Verbrennung von Kohlenhydraten Wärme erzeugt und die Muskeltätigkeit realisiert.

Der Energiestoffwechsel ist durch die Freisetzung von Energie zu Gewährleistung der körperlichen Prozesse gekennzeichnet.

In der Leber und der Muskulatur werden überschüssige Kohlenhydrate wieder als Glukogen gespeichert. Glukogen ist ein stärkeartiges komplexes Kohlenhydrat. Wenn die Energiezufuhr zu gering ist, werden zunächst diese Kohlenhydratspeicher zur Energieerzeugung herangezogen.

Weitere Energielieferanten sind die Fette und Fettsäuren. Fette besitzen einen noch höheren Energiegehalt als Kohlenhydrate. So sind beispielsweise in einem Gramm Zucker 4 Kilokalorien enthalten. In einem Gramm Fett sind es jedoch bereits 9 Kilokalorien. Fette sind für die längerfristige Energieversorgung verantwortlich. Wenn die Kohlenhydrate aufgebraucht sind, werden die Fettspeicher zur Energiegewinnung angetastet. Fette entstehen meist aus zu viel zugeführten Kohlenhydraten und Fetten. Der Organismus hat im Laufe der Evolution einen Weg gefunden, bei Hungerperioden Vorräte in Form von Fett anzulegen. In Zeiten des Überflusses wurde mehr konsumiert als aktuell notwendig war, um die überschüssige Energie speichern zu können.

Auch Eiweiße können als Energielieferanten dienen. Wenn beispielsweise die Kohlenhydratspeicher aufgebraucht sind, werden zunächst in verstärktem Maße körpereigene Proteine zu Aminosäuren abgebaut. Diese werden dann wiederum im Rahmen der sogenannten Gluconeogenese in Glukose umgewandelt, um den Blutzuckerspiegel aufrechtzuerhalten.

Manche körperlichen Prozesse laufen zunächst nur mithilfe von Kohlenhydraten ab. So ist die Gehirntätigkeit von der Versorgung mit Glukose abhängig. Sinkt der Blutzuckerspiegel gefährlich ab, kann es bis zur Bewusstlosigkeit führen.

Selbst unter extremen Ruhebedingungen verbraucht der Körper Energie. So muss beispielsweise die Körpertemperatur konstant gehalten werden. Des Weiteren laufen alle lebensnotwendigen Prozesse wie Herztätigkeit, Atmung oder Gehirntätigkeit weiter. Der Ruheumsatz ist bei jedem Menschen unterschiedlich. Meist haben Männer aufgrund der größeren Muskelmasse auch einen höheren Grundumsatz als Frauen. In der Regel liegt er bei Erwachsenen bei 2000 bis 2400 Kilokalorien.

Der Leistungsumsatz ergibt sich dann aus der zusätzlichen körperlichen Beanspruchung. Nicht nur die zusätzliche Bewegung verbraucht Energie. Auch die Herztätigkeit, die Atmung und andere Prozesse werden bei körperlicher Tätigkeit angeregt und haben einen größeren Energiebedarf.

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Krankheiten & Beschwerden

Kommt es zu langfristigen Ungleichgewichten im Energiestoffwechsel, können daraus Krankheiten resultieren. Diese Erkrankungen haben ihren Ursprung bei Nichtübereinstimmung von Energiebedarf und Energiezufuhr. Zu früheren Zeiten (und teils noch immer in anderen Gegenden der Erde) gab es viele Todesfälle im Rahmen von Hungerperioden. Der Energiebedarf konnte nicht gedeckt werden, da nicht genügend Nahrungsmittel vorhanden waren. Wenn die vom Körper aufgebauten Energiereserven aufgebraucht waren, musste der Organismus auf die körpereigenen Proteine in Form von Muskeln zurückgreifen. Waren diese fast aufgebraucht, wurden auch die Organe selber abgebaut, was schließlich zu einem multiplen Organversagen führte.

Gegenwärtig gibt es einen anderen Umstand, welcher zwar nicht so schnell zum Tode führt, jedoch schwerwiegende Erkrankungen hervorbringen kann. Durch das Nahrungsmittelangebot im Überfluss kommt es in der heutigen Zeit häufig zu einer Überernährung. Es werden mehr Kalorien zugeführt als verbraucht. Die Folge ist eine verstärkte Speicherung von Körperfett, welche langfristig zu Erkrankungen wie Diabetes mellitus, Arteriosklerose oder Herz-Kreislauf-Erkrankungen mit all ihren Folgen führen kann. Neben diesen Erkrankungen steigt auch die Zahl von rheumatischen Erkrankungen und Krebs. Um Zivilisationskrankheiten dieser Art zu vermeiden, wird eine gesunde Lebensweise mit viel Bewegung und ausgewogener Ernährung empfohlen.

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