Bevor wir uns den schon des Öfteren erwähnten Citrat-Zyklus genauer anschauen, wollen wir uns zuvor noch mit der Energiegewinnung mittels Protein auseinandersetzen, das wir erstmals ausführlich in ► Teil 6 kennengelernt hatten.

Protein und Energiegewinnung

Wer in der sportphysiologischen Literatur nach Informationen zur Energiegewinnung aus Protein Ausschau hält, wird enttäuscht werden.
Unter normalen Umständen sind Kohlenhydrate und Fette die primären Energiequellen. Selbst nach einer Stunde intensiver Belastung liegt der Anteil von Eiweiß bei der Energiegewinnung bei lediglich knapp 10 %. Bei einem optimistischen Verbrauch von 500 kcal je Stunde entspräche dies knapp 12 Gramm Protein.
Der Körper ist also keinesfalls verschwenderisch, wenn es um die Verstoffwechselung von Eiweiß zur Energiegewinnung geht, da die Energiebilanz mit 6 bis 44 ATP je mol deutlich unter dem von Fett liegt, von dem wiederum deutlich größere Speicher zur Verfügung stehen.
Wie angesprochen, wird hier von normalen Umständen ausgegangen. Die Unsinnigkeit einer Ketose wurde im ► letzten Teil bereits thematisiert. Ernährungskonzepte, die wiederum sowohl Kohlenhydrate wie auch Fett (dauerhaft) so sehr senken, dass lediglich Protein als Energiequelle zur Verfügung steht, sind aus verschiedensten Gründen weder sinnvoll noch empfehlenswert.
Entsprechend fokussieren sich Ausführungen in Büchern zur Biochemie auf genetische Reproduktionsvorgänge oder Aspekte bei der Bildung von Enzymen und anderen körpernotwendigen Vorgängen, die uns jedoch an dieser Stelle nicht interessieren sollen.

Steigen wir also in ► Teil 7 ein, in dem wir den grundlegenden Ablauf der Nahrungsaufnahme im Körper kennenlernten.

Foto: Marius Boatca / CC BY

Die Leber und Aminosäuren

Wir lernten, dass Proteine (in der Regel) in Aminosäuren zerlegt werden, um über den Dünndarm aufgenommen zu werden. Damit gelangen auch Aminosäuren zwangsläufig über die Leberpfortader zunächst zu diesem wichtigen Organ, das mit den Aminosäuren nun Sachen anstellt, die manch einem Bodybuilder auf den ersten Blick vielleicht nicht gefallen.

Gemäß Angaben in der Literatur behält die Leber ¾ der zugeführten Aminosäuren zunächst ein und stellt seinen eigenen Stoffwechsel (nicht den des gesamten Körpers!) zu 90 % auf Aminosäuren um. Aus diesem Grund sorgt ein binge eating, also Überfressen, mit Protein auch nicht zu einem unendlichen Anstieg der Aminosäuren im Blut.

Bereits 2009 thematisierte ich in diesem Zusammenhang ► einige Untersuchungen, die andeuteten, dass eine Zufuhr von ca. 30 Gramm Protein auf einmal eine Maximierung des Aminosäurenanstiegs im Blutplasma nach sich zieht. Alles darüber hinaus sorgt nur dafür, dass die Leber deutlich mehr einbehält und erst zeitverzögert abgibt.
Das Einbehalten der Aminosäuren ist auch durchaus sinnvoll, da die Aminosäurenbilanz unserer Nahrung niemals der Zusammensetzung bzw. des temporären konkreten Bedarfs unseres Körpers entsprechen kann.
Die Leber sorgt nun dafür, dass die x-beliebigen Aminosäuren in die entsprechend benötigten Aminosäuren umgewandelt werden. Gleichzeitig ist das Zurückhalten der Aminosäuren ein sinnvoller Puffer, da andernfalls nur die Ausscheidung über die Nieren ansteigen würde. Des Weiteren nutzt die Leber die Aminosäuren zur Bildung stickstoffhaltiger Verbindungen wie Kreatin oder Hormonen.

Im Hungerzustand (also dem Mangel an anderen Nährstoffen) kann die Leber dagegen mit Hilfe von Aminosäuren ► Glukoneogenese betreiben, doch dazu müssen Aminosäuren erst einmal abgebaut werden.

Die Zerlegung von Aminosäuren

Sofern Aminosäuren in den Zellen nicht unmittelbar zur Neusynthese von Protein genutzt werden, werden diese dort zersetzt. Im ersten Schritt wird dazu zunächst die Aminogruppe abgelöst, die zur Synthese stickstoffhaltiger Verbindungen genutzt werden kann.
Überschüssiger Stickstoff muss jedoch abtransportiert werden, was je nach Zelle durch die Bildung von Glutamin oder Alanin erfolgt.
Die meisten Zellen übertragen die Aminogruppe auf Glutamat, was dadurch zu Glutamin umgewandelt und ans Blut abgegeben wird. Das ist auch der Grund, warum Glutamin in so großer Menge im Blut vorhanden ist.

Muskelzellen stellen dagegen eine Besonderheit dar. Hier wird die Amino-Gruppe auf ► Pyruvat, das beim Kohlenhydratabbau entsteht, übertragen. Dadurch wird im Muskel die Aminosäure Alanin synthetisiert und ans Blut abgegeben und wieder in der Leber zu Pyruvat umgewandelt, das dann wie angesprochen der Glukoneogenese zur Verfügung steht. Entsprechend hat auch Alanin im Blut eine sehr hohe Konzentration.

Der (weitere) Abbau von Aminosäuren im Körper

Nach der Abspaltung der Aminogruppe bleibt noch das Kohlenstoffskelett übrig.

Dieser Abbau wird nicht nach Zellen differenziert, sondern muss nach den Aminosäuren unterschieden werden, die in Substrate (Teilstoffe) der Glukoneogenese oder der Ketonkörpersynthese umgewandelt werden.

Je nachdem, in was Aminosäuren abgebaut werden, unterteilt man daher in
  1. glukogene Aminosäuren: Die Abbauprodukte können für die Glukoneogenese verwendet werden.
  2. ketogene Aminosäuren: Die Abbauprodukte Acetyl-CoA und Acetoacetat können nicht zu Glukose umgewandelt werden und dienen daher der Ketonkörpersynthese.
Die mit "L" beginnenden Aminosäuren Leucin und Lysin sind die einzigen proteinogenen Aminosäuren, die ketogen sind.

Die anderen proteinogenen Aminosäuren sind entweder Mischformen oder glukogene Aminosäuren, wie die folgende Tabelle auch noch einmal zusammenfasst.

Klassifikation

Aminosäuren

Abbauprodukt

Glukogen

(Arginin, Glutamin, Histidin, Prolin) → Glutamat

α-Ketoglutarat

 

Alanin, Cystein, Glycin, Serin, Threonin, Tryptophan

Pyruvat

 

Isoleucin, Methionin, Valin, Threonin

Succinyl-CoA

 

Phenylalanin, Tyrosin, Aspartat

Fumarat

 

Aspartat, Asparagin

Oxalacetat

Ketogen

Leucin, Lysin

Acetyl-CoA

 

Leucin

Acetoacetat

Glukogen und Ketogen

Isoleucin, Phenylalanin, Tyrosin, Tryptophan

Acetyl-CoA, bzw. Acetoacetat


Ok und was ist mit den Gainz?

Abschließend noch ein paar einführende Hinweise zur Proteinzufuhr für den Muskelaufbau:

Abseits der Bodybuildingforenwelt ist sich die sportphysiologische Literatur seit Jahren einig, dass selbst Breitensportler mit 0,8 bis 1 Gramm Protein je Kilogramm Körpergewicht ausreichend versorgt sind. Lediglich bei intensivem Training mit dem Fokus auf Steigerung der Kraft und Muskelmasse wurde auch in Studien in der Vergangenheit ein Wert von bis zu 1,7 Gramm je Kilogramm Körpergewicht bestätigt.
Körpergewicht als Berechnungsgrundlage
Wer es ganz genau nehmen will, sollte die Magermasse als Berechnungsgrundlage für seinen Bedarf nutzen. Allerdings kann im Rahmen einer Diät ein hoher Proteinkonsum auch andere Gründe und Ziele haben, weshalb dieser Aspekt im Rahmen dieses Artikels nicht weiter diskutiert werden soll.
Auf der anderen Seite stellt das zweifache Körpergewicht in Gramm eine sichere Grenze für eine dauerhafte Proteinzufuhr dar, wie ebenfalls immer wieder in der Literatur betont wird.

Für Bodybuilder und Trainierende, die an Muskelmasse zulegen wollen, bedeutet dies: Bei einer ausgewogenen und abwechslungsreichen Proteinzufuhr werden eher Training, Erholung und andere Faktoren limitierend wirken.
Ab einer Eiweißzufuhr von 1,6 bis 1,7 Gramm je Kilogramm Körpergewicht werden die zusätzlichen Aminosäuren in erster Linie zur oben dargestellten Energiegewinnung herangezogen.
Darüber hinaus ist es nicht nötig nachts aufzustehen und sich zur Schlafenshalbzeit einen Casein-Shake einzuverleiben, um eine dauerhafte Aminosäurenzufuhr zu sichern. Auch die Muskelzellen unterliegen ständig auf- und abbauenden Prozessen, so dass neben den Leberspeichern auch hier neue Aminosäuren zur Verfügung stehen:

Gemäß Literatur werden Muskelzellen alle 1-2 Wochen abgebaut. Besteht für den Körper vereinfacht gesagt ein Bedarf an Muskulatur, der ihm durch Training signalisiert wurde, werden die abgebauten Aminosäuren recycelt und für den erneuten Aufbau genutzt.

Unterm Strich ist also die Bilanz über den Tag bzw. die Woche entscheidend, ähnlich wie bei der Kalorienreduktion in einer Diät.

Foto: alexpro9500 / Shutterstock.com

Proteinauswahl und biologische Wertigkeit

Die Wahl der Proteine sollte, wie angesprochen, abwechslungsreich sein und nicht allein nach biologischer Wertigkeit erfolgen. Diese besagt lediglich etwas über das Vorhandensein der 8 essentiellen proteinogenen Aminosäuren. Der Körper benötigt jedoch alle für den Muskelaufbau oder muss sich diese andernfalls selbst synthetisieren.

Da es in der Praxis unsinnig und letztendlich auch nie vollständig möglich wäre seine Lebensmittelauswahl nach Aminosäurenkombination zu ermitteln, besteht die einfachste Lösung darin, tägliche verschiedene, wechselnde Proteinquellen zu konsumieren. Außerhalb der Endphase einer harten Diät ersetzen mehr als 2 Gramm je Kilogramm Körpergewicht dann nur unnötigerweise Kohlenhydrate und Fett als Energieträger.

Zusammenfassung

Damit haben wir soweit die grundlegenden Punkte zur Energiegewinnung aus Protein kennengelernt.

Was sollten wir also aus diesem Teil mitnehmen?
  1. Selbst bei Belastungen von einer Dauer über 60 Minuten werden nur rund 10 % der benötigen Energie aus Protein gewonnen.
  2. Zwei Gramm je Kilogramm Körpergewicht stellen in der Regel die sinnvolle Obergrenze für eine Proteinzufuhr dar.
  3. Bei höherer Proteinzufuhr wird dieses vermehrt zur Energiegewinnung genutzt.
Das gezielte Nutzen von einzelnen Aminosäuren steht dagegen auf einem anderen Blatt Papier, soll aber heute nicht Thema gewesen sein.
Nachdem wir nun die drei Hauptnährstoffe soweit abgearbeitet haben, sind die Grundlagen für den Citrat-Zyklus gelegt, den wir uns im nächsten Teil anschauen werden.

Hinweis: Der Autor dieses Artikels bietet individuelle Trainings- und Ernährungsberatung und -betreuung an. Weiteres erfahrt ihr unter ► become-fit.de oder schaut einfach auf seinem ► Instragram-Account vorbei.

Quellen

  • Hahn, Andreas / Ströhle, Alexander / Wolters, Maike (2006): Ernährung. Physiologische Grundlagen, Prävention, Therapie. Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft: Stuttgart.
  • Horn, Florian (2012): Biochemie des Menschen. Das Lehrbuch für das Medizinstudium. Thieme Verlag: Stuttgart.
  • Kirchner, Hanni / Mühlhäußer, Julia (2009): Biochemie. Urban & Fischer: München.
  • Leitzmann, Claus / Müller, Claus / Michel, Petra / Brehme, Ute / Triebel, Thamar / Hahn, Andreas / Laube, Heinrich (2009): Ernährung in Prävention und Therapie. Hippokrates Verlag: Stuttgart.
  • Raschka, Christoph / Ruf, Stephanie (2015): Sport und Ernährung. Thieme Verlag: Stuttgart.
  • Rassow, Joachim / Hauser, Karin / Netzker, Roland / Deutzmann, Rainer (2012): Biochemie. Thieme Verlag. Stuttgart.
  • Wührer, Klaus (2015): Prophylaxe und Therapie durch Artgerechte Ernährung. Caveman Verlag: Ortenburg.