2 Nährstoffe - Bausteine für den Erfolg
Vor der Aktion steht die Information. Das Wissen um die Bedeutung der Nährstoffe als Fitmacher ist ebenso wichtig wie die Kenntnis der Vorgänge im Energiestoffwechsel. Wer weiß, wann und wie was im Stoffwechsel passiert, kann seine Leistung durch Essen und Trinken entsprechend steigern.
Nährstoffe -
Bausteine für den Erfolg
Während die Ernährung ein zuverlässiger Trainingspartner und unverzichtbarer Erfolgsfaktor im sportlichen Wettkampf ist, sind die Nährstoffe die eigentlichen Bausteine für den Erfolg.
Wir essen Lebensmittel und benötigen Nährstoffe für die verschiedenen Ernährungsaufgaben. Durch den Vorgang der Verdauung kann sich der Körper die Nährstoffe aus den unterschiedlichen Lebensmitteln verfügbar machen. Früher zählten nur die drei energiehaltigen Nahrungsbestandteile Kohlenhydrate, Fett und Eiweiß zu den Nährstoffen. Der Nährstoffbegriff war eng an die Eigenschaft gekoppelt, Kalorien zu liefern.
Heute unterscheiden wir energieliefernde und nicht energieliefernde Nährstoffe. Die nicht energieliefernden Nährstoffe, Vitamine und Mineralstoffe, sind essenziell, das heißt, der Körper benötigt sie unbedingt für bestimmte Stoffwechselfunktionen, kann sie aber nicht selbst herstellen. Essenzielle Nährstoffe müssen also mit der Nahrung aufgenommen werden. Für Gesundheit, Fitness und Wohlbefinden benötigen wir, wie bereits ausgeführt, täglich zirka 50 verschiedene Nährstoffe - von den essenziellen Aminosäuren bis zum Spurenelement Zink. Je vielseitiger der Speiseplan zusammengestellt ist, desto sicherer wird die Versorgung mit allen benötigten Nährstoffen.
Nährstoffe erfüllen dabei - und das gilt nicht nur für aktive Sportler - hauptsächlich drei Aufgaben:
Bereitstellung von Nahrungsenergie für die verschiedenen Arbeitsleistungen des Körpers,
Wachstum und Erhalt von Körpersubstanz sowie
Stoffwechselsteuerung und Gesundheitsschutz.
So kommen Sportler in Bewegung
Die Energie für die Muskelarbeit liegt in der Zelle in chemischer Form vor. Diese energiereiche Verbindung heißt ATP (Adenosintriphosphat). Der eigentliche Ort der Energiegewinnung ist die Zelle. Dort werden die energiehaltigen Nährstoffe Kohlenhydrate, Fette und Eiweiß mit und ohne Sauerstoff zu energieärmeren Stoffwechselzwischen- und -endprodukten umgewandelt. Der Abbau von Nährstoffen und die daraus resultierende Energiegewinnung laufen in einem stufenweisen Prozess ab, der in den Kraftwerken der Zellen, den Mitochondrien, stattfindet. Man vergleicht dieses System gern mit einem »Verbrennungsofen«, da dort die Nährstoffe mit Hilfe des eingeatmeten Luftsauerstoffs oxidieren (»verbrennen«). Dennoch ist dieser Vergleich nicht ganz korrekt.
In lebenden Zellen wird die Verbrennungsenergie nicht wie im Ofen vollständig als Wärme freigesetzt, sondern zum Aufbau einer energiereichen Phosphorverbindung genutzt - des Energiespeichermoleküls ATP. Man kann diese Verbindung auch als »Wechselgeld des biochemischen Stoffwechselbetriebs« bezeichnen. Sie ist überall dort gültige Währung, wo Energie benötigt wird.
Die bei der Verbrennung der Nährstoffe frei werdende Energie wird also genutzt, um ATP aufzubauen, während die bei der ATP-Aufspaltung frei werdende Energie dazu dient, Arbeit, genauer gesagt Muskelarbeit, zu leisten. ATP stellt somit die unmittelbare Energie für die Muskelarbeit dar.
Energiequellen richtig angezapft
Alle energieliefernden Vorgänge in der Muskelzelle - sowohl die Nutzung von Kreatinphosphat (KP), das direkt im Muskel gespeichert wird und für die Regeneration von ATP zuständig ist, als auch die Energiegewinnung aus Kohlenhydraten mit und ohne Sauerstoff (aerob und anaerob) sowie die Verbrennung von Fettsäuren - dienen dazu, den unmittelbar verfügbaren Energieträger ATP immer wieder neu zu bilden. ATP-Bildung und ATP-Verbrauch stehen so im Mittelpunkt des Energiestoffwechsels.
»Der Körper verfügt über unterschiedlich schnell nutzbare Energiequellen und -produktionsmöglichkeiten - von der unmittelbaren Startenergie in Form der energiereichen Phosphate (ATP, KP) bis zur schier unerschöpflichen Langzeit-Energiereserve Fett.
Den weitaus größten Teil der notwendigen Energie erhält die Zelle aus der aeroben Oxidation der Nährstoffe, also vor allem bei der Verbrennung von Kohlenhydraten und Fetten mit Sauerstoff. Steigen jedoch die Belastungshöhe und der damit verbundene aktuelle Energiebedarf plötzlich an - dies ist der Fall bei intensiven Belastungen mit hohem Energiebedarf, wie zum Beispiel bei einem Sprint oder größeren Krafteinsätzen -, ist die aerobe Verbrennung zu träge. Dann muss der Organismus die ohne Sauerstoff rasch ablaufende anaerobe Energiegewinnung in Gang setzen. Die Kohlenhydrate, konkret der Traubenzucker, werden nicht mehr verbrannt, sondern nur aufgespalten. Dabei wird wesentlich schneller Energie freigesetzt. Einen Haken hat dies: Als störendes Nebenprodukt entsteht im Muskel die bekannte Milchsäure (Laktat) und der Muskel übersäuert. Der Vorteil dieser Reaktion ist zwar die schnelle Energiebereitstellung zum Aufbau der Phosphatpakete, als Nachteil muss aber die geringere ATP-Ausbeute im Vergleich zum vollständigen Kohlenhydratabbau mit Sauerstoff in Kauf genommen werden.
Die unmittelbar verfügbaren, kurzfristig abrufbaren Energiespeicher - in Form der energiereichen Phosphate ATP und KP - sind nur in geringer Zahl angelegt. Sie können aber jederzeit und rasch regeneriert werden.
»In erheblich größerem Umfang können Kohlenhydrate in Form der Glykogenspeicher in Muskulatur und Leber »gelagert« werden. Im Vergleich zu den unerschöpflichen Fettenergiedepots sind die Kohlenhydratreserven aber wiederum eher gering. Eiweiße schließlich, die dritten im Bunde der Hauptnährstoffe, werden nur in begrenztem Umfang und unter besonderen Bedingungen zur Energiegewinnung herangezogen, zum Beispiel bei Kohlenhydratmangel oder während einer Fastenkur.
Stellen Sie sich zur Veranschaulichung die Muskeln als einen Motor vor, der mit den vier im Körper vorhandenen Energiespeichern durch Schlauchleitungen verbunden ist. Werden die Muskeln aktiviert, zapfen sie die Speicher an (vgl. Schaubild Seite 21).
Da die Energiespeicher unterschiedlich groß und die Zuleitungen unterschiedlich »dick« sind, geschieht dies in spezieller Weise. Die Leitung mit dem größten Durchmesser führt zu dem kleinsten »Akku«, dem Kreatinphosphat. Dieses steht dem Muskel aufgrund der hohen Durchflussrate sofort zur Verfügung, ist aber auch entsprechend schnell verbraucht.
Etwas länger dauert es, bis die anaerobe und die aerobe Energiegewinnung (ohne bzw. mit der Einbeziehung von Sauerstoff) aus dem Zucker (Kohlenhydrate) beginnen. Erst der letzte und dünnste Schlauch führt zu dem größten Speicher, dem Fett. Er ist zuständig für die leichten bis mittelschweren Belastungen und beinhaltet das mit Abstand größte Energiereservoir des Körpers. Hier sind im Durchschnitt zirka 100 000 Kilokalorien gespeichert - eine Energiemenge, die ausreichen würde, um zum Beispiel eine fast 400 Stunden lange Wanderung zu unternehmen.
Wer sowohl in Ruhe als auch unter Belastung mehr Fett verbrennen will, muss diesen »Schlauch« dicker bzw. durchlässiger machen. Die Durchflussrate der Fettdepots lässt sich durch gezieltes Training der Grundlagenausdauer steigern.
Quelle: Nach Froboese, Hamm 2006, und Trunz, Hamm 2001
Dieses allgemeine Ausdauertraining ermöglicht das Durchhalten längerer Belastungen in aerober Stoffwechsellage. Nur in diesem Bereich lassen sich Fette zur energetischen Sicherung der Leistung umsetzen. Dieser Trainingseffekt im Sinne einer besseren Nutzung der Fette als Energiequelle hilft dem Leistungssportler, bei Ausdauerbelastungen die bekanntlich knapperen Glykogenreserven der Arbeitsmuskeln zu schonen - zum Beispiel für einen Endspurt bei einem Marathonlauf.
Der Übergewichtige profitiert ebenso von der effizienten Nutzung seiner Fettdepots als Energiequelle. Übrigens: Richtig ist, dass Sie bereits mit jedem Schritt dem Fettstoffwechsel einheizen können. Die Voraussetzung ist lediglich die jeweils richtige Belastungsintensität. Nur wer falsch trainiert, kann den Fettstoffwechsel mit zu hohen Belastungsintensitäten abwürgen.
Nährstoffe optimal kombiniert
Wie bereits mehrfach erwähnt, ist Sauerstoff sozusagen der Funke, der für die Nährstoffverbrennung in unseren Zellen notwendig ist. Die beiden wichtigsten Energielieferanten sind dabei die Makronährstoffe Kohlenhydrate und Fette. Unter bestimmten Stoffwechselbedingungen, wie zum Beispiel bei Kohlenhydratmangel oder im Hungerstoffwechsel, auch Eiweiß. Alkohol ist zwar kein Nährstoff, leistet aber einen nicht unerheblichen Beitrag zur Energiebereitstellung. Die Hauptnährstoffe liefern unterschiedlich viel Energie, wobei sich deutlich zeigt, dass Fett die höchste Energiedichte aufweist.
1 g Kohlenhydrate 4 kcal/17 kJ
1 g Eiweiß 4 kcal/17 kJ
1 g Fett 9 kcal/38 kJ
Im Vergleich dazu:
1 g Alkohol liefert 7 kcal/30 kJ
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