Wie gewinnt unser Körper seine EnergieSo versorgen uns Kohlenhydrate, Eiweiß und Fette mit Energie

Unser Körper ist ein hochkomplexes Gebilde. Ununterbrochen finden in den Kraftwerken unserer Zellen, den Mitochondrien, Umbau- und Herstellungsprozesse von unzähligen Stoffen statt, die dann an die benötigten Stellen transportiert werden. Dazu ist Energie erforderlich.

Diese gewinnt unser Körper aus den Makronährstoffen Kohlenhydrate, Eiweiß und Fette, die wir über unsere Ernährung zu uns nehmen. Diese werden dann im Magen-Darm-Trakt in kleinere Molekülformen zerlegt und dann über die Schleimhaut im Dünndarm in den Blutkreislauf abgegeben.

Dabei spielen vor allen Kohlenhydrate und Fettsäuren für die Energiegewinnung eine wichtige Rolle. Beide Substanzen werden auf unterschiedlichem Wege zu Acetyl-Co-Enzym A umgewandelt, das über den Zitratzyklus und die Atmungskette in den Mitochondrien (das sind sozusagen die Kraftwerke in unseren Zellen) in Adenosin-tri-phosphat (ATP), der Energiewährung unserer Zellen, umgewandelt wird.

Im folgenden Artikel möchte ich den Vorgang der Energiegewinnung in unserem Körper etwas näher erläutern. Da ich weder Biochemikerin noch Medizinerin bin und die Energiegewinnung ein hochkomplexes Unterfangen darstellt, bitte ich mögliche Vereinfachungen zu entschuldigen. Ergänzende Hinweise und konstruktive Kritik sind jederzeit willkommen!

Unser Körper verfügt über zwei Arten von Energielieferanten

Während Eiweiße und Kohlenhydrate wasserlöslich sind und sich daher frei im Blut bewegen können, sind Fette fettlöslich und können nicht einfach ins Blut schwemmen.

Dass heißt also, dass zerlegte Kohlenhydratmoleküle (Glukose) und Aminosäuren (Peptide) über den Darm ins Blut aufgenommen und über die Pfortader in die Leber weitergeleitet werden. Als das Verteilungsorgan im Körper kann die Leber sowohl Glukose als auch Aminosäuren speichern und sie bei Bedarf an Zellen und Organe weiterleiten.

Im Gegensatz dazu müssen die wasserabweisenden Fettverbindungen einen anderen Weg der Verdauung einschlagen. Sie werden im mittleren Abschnitt des Dünndarm, dem sogenannten Jejunum, dem Leerdarm, unter Fluss von Galle aus der Gallenblase aufgenommen.

Dabei entstehen Triglyceride und später Chylomikronen, sogenannte Fett-Taxis, die die Fettsäuren über die Lymphe in den Venenkreislauf und damit schließlich in die Blutbahn und von dort aus in die Leber befördern. Die Fett-Taxis transportieren dabei auch fettlösliche Vitamine und Cholesterin mit.

Hinweis: Mittelkettige Triglyceride, wie sie zum Beispiel verstärkt in Kokosöl vorkommen, benötigen ebenso wie Vitamin D, für ihren Transport keine Fett-Taxis. Sie können direkt über den Dünndarm in das Blut der Pfortader abgegeben werden.

Dabei dient Albumin als Transportprotein für die mittelkettigen Triglyceride, während Vitamin D wieder von anderen Transportproteinen befördert wird. Daher sind mittelkettige Fettsäuren, bevorzugt aus gesättigten Fetten, sehr gute Energielieferanten für unseren Körper.

Zwischenfazit: Über die Ernährung versorgen wir unseren Körper mit den drei Makronährstoffen Kohlenhydrate, Eiweiße und Fette, die über unterschiedliche Wege ins Blut und damit in die Leber gelangen und dann als Energielieferanten bzw. Aufbauprozesse für Organe und Zellen zur Verfügung stehen.

Aufnahme von Zucker

Damit Glukose auch wirklich von den Zellen aufgenommen werden kann, benötigen einige Gewebe unseres Körpers Insulin. Denn als wasserlösliches Molekül kann Zucker nicht einfach in die Zellen dringen, die durch eine wasserabweisende Barriere, die sogenannte Zellmembran, gut gegen wasserlösliche Eindringlinge geschützt ist.

Damit die Zellen dennoch mit Energie versorgt werden können, sind die Zellmembranen mit sogenannten Transportkanälen ausgestattet. Diese werden nur dann geöffnet, wenn ein entsprechender Schlüssel die Türen aufsperrt. Diese Aufgabe obliegt dem von der Bauchspeicheldrüse gebildeten Hormone Insulin.

Wenn Insulin an das Schloss der Zellen andockt, den sogenannten Rezeptoren, öffnet sich das Tor ins Zellinnere und der ankommende Zucker wird von speziellen Glukosetransportern (GLUT-4) in die Zelle geschleust. Je mehr solcher GLUT-4-Transporter zur Verfügung stehen, desto schneller wird die Zelle mit Zucker versorgt und umso schneller sinkt der Blutzuckerspiegel wieder ab.

Während Muskeln*, Leber, Fettgewebe, die weißen und roten Blutkörperchen und die weiblichen Brustdrüsen für ihre Energieversorgung auf Insulin angewiesen sind (sogenanntes insulinabhängiges Gewebe), kann Zucker in die insulinunabhängigen Gewebe wie die Nieren, das Gehirn, das Rückenmark und die Darmschleimhaut auch ohne Insulin befördert werden.

Diese Gewebe sind mit sogenannten Zuckerschleusen ausgestattet, die durchgehend, sofern es der Blutzuckerspiegel erlaubt, Zucker aufnehmen und die Zellen mit Energie versorgen. So können wichtige Organe wie Nieren, Gehirn und Rückenmark ständig gleichbleibende Leistung erbringen und sind nicht auf den Hilfsmechanismus Insulin angewiesen.

*Bei starker Beanspruchung und bei Stress können auch die Muskeln Glukose ohne Insulin aufnehmen.

Zwischenfazit: Während ein Großteil unserer Zellen zur Versorgung mit Energie auf den Hilfsstoff Insulin angewiesen sind, sind wichtige Organe wie Gehirn und Nieren unabhängig von Insulin und werden über die angebrachten Zuckerschleusen auf ihren Membranen durchgehend mit Energie beliefert.

Glukose der Lieblingstreibstoff für unser Gehirn

Unser Gehirn liebt Glukose. Denn sie kann ungehindert über die Blut-Hirn-Schranke ins Gehirn und dort in Energie umgewandelt werden. Den in Transporteiweiße eingehüllten Fettmolekülen bleibt der Zutritt dagegen verwehrt. Sie können daher das Gehirn im Regelfall nicht mit Energie versorgen.

Nur bei einer starken Armut an Glukose wechselt das Gehirn in seiner Not zu einer anderen Art der Energieversorgung. Die Leber stellt dann aus Fettsäuren sogenannte Ketonkörper her, die in Glukosenotzeiten dann vom Gehirn aufgenommen und in Energie umgewandelt werden.

Auch die roten Blutkörperchen können ihre Energie nicht aus Fettsäuren bekommen, da sie keine Mitochondrien besitzen und damit die Fettsäuren nicht umwandeln können.

Die Leber als Energieverteilungsorgan

Wie wir gesehen haben, gelangen aufgenommene Zucker- und Eiweißbausteine über den Dünndarm ins Blut und von da aus in die Leber. Dort werden sie entweder nach Bedarf im ganzen Körper verteilt oder gespeichert. Während Glukose in Form von Glykogen in die Glykogenspeicher der Leber als Energiereserve eingelagert wird, landen die Aminosäuren im lebereigenen Aminosäurenpool.

Wissenswert: Das in der Leber gespeicherte Glykogen kann die Energieversorgung des Körpers über ca. 8 Stunden gewährleisten. Das Gehirn ist der größte Energieschlucker in unserem Körper. Es verbraucht am Tag etwa 140 g Glukose.

Wenn nach der Befüllung der Energiespeicher in der Leber (ca. 150 g) immer noch überschüssige Zucker- und Eiweißbausteine im Blut vorhanden sind, werden sie in den Muskelzellen (ca. 300 g) eingelagert.

Während die Leber die in ihr eingelagerte Glukose dazu nutzt, um sie bei Bedarf freizusetzen und so den Blutzucker stabil zu halten, kann das Glykogen in den Muskelzellen nicht wieder frei gesetzt werden, sondern nur für die Muskelarbeit verbraucht werden.

Wenn auch die Muskelzellen keinen Bedarf mehr haben, aber weiterhin der Blutzuckerspiegel abgebaut werden muss, werden die Zuckermoleküle so wie Fettsäuren über die Lymphe abgebaut und dann als das gefährliches Organfett zwischengelagert.

Fettgewebe als Energiespeicher

Doch nicht nur die Leber dient als Speicher überschüssiger Energie. Auch unser Fettgewebe ist ein hervorragendes Medium um Energie zu speichern und dabei noch viel effektiver. Denn die hier eingelagerten Fettsäuren können bei gleichem Volumen deutlich mehr Energie freisetzen. Ein Gramm Depotfett liefert 7 Kalorien. Die Fettsäuren werden hier als Triglyceride eingelagert, die also aus drei Fettsäuren und einem Glycerinmolekül bestehen.

Woher bekommen wir unsere Energie, wenn die Glykogenspeicher der Leber leer sind?

Wenn keine Kohlenhydrate über die Nahrung zugeführt werden, das Gehirn und andere glukoseabhängige Systeme aber weiterhin versorgt werden müssen, werden zunächst die Glykogenspeicher der Leber mithilfe des Hormons Glukagon (dem Gegenspieler von Insulin) aufgebraucht.

Dabei werden die gespeicherten Glukosemoleküle aufgebrochen, wodurch Bindungsenergie in Form von ATP freigesetzt wird. Gleichzeitig entstehen Brenztraubensäure und Milchsäure, die wiederum zur Neubildung von Zucker in der Leber dienen. Dieser Abbau von Glykogen wird auch als Glykolyse bezeichnet.

Wenn auch dieser Speicher nach einigen Stunden leer ist und immer noch kein Zucker-Nachschub über die Ernährung stattfindet, ist der Körper in der Lage, selbst Glukose herzustellen. Dabei können Nieren und Leber aus Aminosäuren, Brenztraubensäure oder anderen Energiesubstraten in Eigenregie Zuckermoleküle herstellen, man nennt diesen Vorgang auch Glukoneogenese, zu deutsch Zuckerneubildung.

Während der in den Nieren gebildete Zucker nicht ausreicht, um den Energiebedarf des Körpers zu decken, reicht die Neubildung in der Leber für ca. weitere 12-48 Stunden aus.

Wenn die Glukosearmut weiterhin andauert, verfügt unser Körper über einen Notmechanismus und kann Fettsäuren in der Leber zu sogenannten Ketonkörpern umwandeln, die auch vom Gehirn als Energiesubstrat verstoffwechselt werden können.

Dieser Form der Energieversorgung, auch Ketose genannt, verdanken wir unser Überleben in Fastenzeiten / Hungersnoten. Sie tritt auch bei strikter Low Carb Ernährung mit weniger als 50 g Kohlenhydraten am Tag ein. Allein mit der Energie in unseren Fettspeichern können wir 40 Tage und länger überleben.

Interessant zu wissen: Ketose geht auch ohne Kohlenhydratverzicht

In die Ketose wechselt der Körper dann, wenn unsere Glukosevorräte aufgebraucht sind. Dann beginnt die Leber diverse Arten von Fettsäuren in Ketone umzuwandeln.

Diese Form der Energiegewinnung entlastet die Mitochondrien und führt zu einer gesteigerten Fettverbrennung. Ist jedoch mit der herkömmlichen ketogenen Ernährung nur dann zu erreichen, wenn konsequent auf Kohlenhydrate verzichtet wird.

Wenn wir jedoch reichlich mittelkettige gesättigte Fettsäuren zu uns nehmen, reicht schon ein niedriger Blutzuckerspiegel aus, wie er z. B. durch eine längere Essenspause beim Intermittierenden Fasten ausgelöst wird, um den Körper in den Zustand einer leichten Ketose zu versetzen.

Anders als bei der ketogenen Ernährung, die heute oft propagiert wird und für viele unpraktikabel ist, brauchen wir also nicht auf sämtliche Kohlenhydrate in unserer Ernährung zu verzichten, um in die (leichte) Ketose zu kommen und damit die Fettverbrennung anzukurbeln.

Wir können auch dadurch, dass wir tagsüber fasten und aktiv sind, gleichzeitig zwischendurch ein- bis zweimal einen Löffel Kokosöl zu uns nehmen (Kokosöl enthält viele gesättigte mittelkettige Fettsäuren) die Fettverbrennung ankurbeln ohne ganz auf Kohlenhydrate zu verzichten.

Eine solche Ernährungsweise hat zahlreiche Vorzüge, ist zudem alltagstauglich und daher auch Bestandteil unseres 6-Wochen-Online-Ernährungscoachings, in dem wir Teilnehmer Schritt für Schritt an diese Form der Ernährung heran führen.

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