Mitochondrien und die Energiegewinnung im Ausdauersport

In den letzten Jahren haben sie einen Hype in der Sportwissenschaft erlebt: Die Mitochondrien, auch Kraftwerke der Zelle genannt. Sie gelten quasi als Jungbrunnen, sollen Krankheiten abwehren und uns noch dazu extrem leistungsfähig machen.

In diesem Beitrag schauen wir uns an, was es mit diesen kleinen Zellbestandteilen auf sich hat, welche Bedeutung sie im Ausdauersport besitzen und wie Du als Triathletin oder Triathlet davon profitieren kannst.

Was sind Mitochondrien?

Mitochondrien sind Zellorganellen, also kleine abgeschlossene Bereiche innerhalb einer menschlichen oder pflanzlichen Zelle.

Sie sind in allen unseren Körperzellen enthalten, die Energie benötigen, also zum Beispiel in:

  • Nervenzellen
  • Hirnzellen
  • Herzmuskelzellen
  • Leberzellen
  • Eizellen

und natürlich auch in Muskelzellen.

In der Regel befinden sich über 1000 Mitochondrien in einer einzigen Zelle.

Dabei gilt: je mehr Energie benötigt wird, umso mehr Mitochondrien sind vorhanden.

In einer Herzmuskelzelle sind es zum Beispiel um die 5000, was dann ca. 1/3 des Volumens ausmacht; in einer Eizelle können es sogar 10.000 Mitochondrien sein.

Mitochondrien besitzen eine eigene DNA, sind also vom restlichen Erbgut des Menschen unabhängig.

Sie vermehren sich, indem sie sich teilen und dabei ihre Erbinformationen haargenau kopieren.

In umgekehrter Richtung können verbrauchte Mitochondrien auch einfach wieder abgebaut werden, indem andere Zellbestandteile sie weiter „verwerten“ (sogenannte Autophagie).

Besonders fatal wirkt es sich aus, wenn Mitochondrien defekt sind.

Sie machen zwar nur 1% des menschlichen Genoms aus, können aber 50 verschiedene Krankheiten hervorrufen.

Wie sind Mitochondrien aufgebaut?

Für alle, die in Biologie nicht so gut aufgepasst haben, hier eine kleine Auffrischung:

Mitochondrien sehen meistens länglich bis bohnenförmig aus.

Sie können allerdings je nach Funktion auch andere Formen aufweisen.

Charakteristischer als ihre äußere Form ist, dass sie eine doppelte Membran besitzen, wobei die äußere Membran glatt ist und die innere viele Einstülpungen besitzt.

Durch die äußere Membran ist das Mitochondrium einerseits nach außen hin geschützt, andererseits kann es Stoffe aufnehmen und abgeben.

An der inneren Membran laufen später wichtige Stoffwechselprozesse ab, die wir später noch etwas genauer beleuchten.

Ganz im Innern befindet sich die sogenannte Matrix. Darin sind zahlreiche Proteine enthalten, aber auch die DNA des Mitochondriums.

Mitochondrie aufbau

Welche Funktionen erfüllen die Mitochondrien im menschlichen Körper?

Mitochondrien übernehmen verschiedene wichtige Aufgaben im Körper.

Sie…

  • synthetisieren Aminosäuren, Fettsäuren und Hormone.
  • entsorgen neben Aminosäuren und Fettsäuren auch Harnsäure.
  • steuern den Abbau geschädigter Zellbestandteile bzw. den „programmierten Zelltod“
  • fungieren als Calciumspeicher und regulieren dadurch die Konzentration dieses Mineralsalzes in der Zelle

Die Hauptaufgabe der Mitochondrien besteht aber in der Energiegewinnung.

Daher stammt auch der heute gängige Begriff „Kraftwerk der Zelle“, den der amerikanische Biologe Philip Siekevitz 1957 prägte.

Warum sind Mitochondrien für Ausdauersportler so wichtig?

Als Triathleten profitieren wir alle von einer hohen Anzahl an Mitochondrien.

Das liegt daran, dass „mehr Mitochindrien“ quasi „mehr Energie“ bedeuten.

Und gerade beim radeln, laufen und schwimmen kann man davon ja eine ganze Menge gebrauchen!

Damit ein bisschen klarer wird, was die Mitochondrien damit zu tun haben, müssen wir etwas weiter ausholen.

Der Prozess der Energiegewinnung

Der Prozess der Energiegewinnung im Körper ist sehr kompliziert.

Grob gesagt kann man vor allem zwei Arten unterscheiden:

  1. die aerobe Energiegewinnung, bei der Fette und Kohlenhydrate unter Zuhilfenahme von Sauerstoff in den universell einsetzbaren Energieträger ATP umgewandelt werden.
  2. die anaerobe Energiegewinnung, bei der Kohlenhydrate ohne Sauerstoff verbrannt werden. Dabei wird neben einer Menge Energie auch Laktat frei.

Bei moderater Anstrengung steht normalerweise genügend O2 zur Verfügung und die Energie kann sowohl aus Fetten als auch aus Kohlenhydraten gewonnen werden.

Je intensiver eine Einheit jedoch ist, umso schneller kommt es zu einem Sauerstoffmangel.

Dann wird zunehmend Glucose (ein Einfachzucker) verbrannt.

Unser Körper greift sowieso lieber auf Kohlenhydrate zurück, weil die schneller in Energie umgewandelt werden können.

Sie sind aber im Vergleich zu Fetten nicht in rauen Mengen, sondern nur sehr begrenzt verfügbar.

Zudem sammelt sich im anaeroben Bereich Laktat an, was langfristig dazu führt, dass die Energieproduktion lahmgelegt wird und die Leistung abnimmt.

Man spricht auch von einer Übersäuerung der Muskulatur.

Für genauere Infos zu dem Thema hör Dir am besten die entsprechende Podcast-Folge an.

In den Mitochondrien findet nun die erste Form, die aerobe Energiegewinnung, statt.

Dabei durchlaufen die Kohlenhydrate und Fette verschiedene sehr komplizierte chemische Prozesse, bis letzten Endes ATP (Adenosin-Tri-Phosphat) entsteht.

Für Nicht-Biochemiker ist das Ganze hier ganz schön erklärt.

Falls Du genau wissen willst, wie zum Beispiel die Glukose durch Glykolyse, Zitratzyklus und Atmungskette zu ATP umgewandelt wird, sieh Dir dieses Video an.

Wenn man von dem ATP-Molekül eine Phosphatgruppe abspaltet, entsteht ADP (Adenosin-Di-Phosphat) und eine ganze Menge Energie.

Diese Energie kann die Muskelzelle dann zum Beispiel für die geplante Bewegung nutzen.

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Mitochondrien und Triathlontraining

Wie immer gibt es einen kleinen Haken an der ganzen Sache:

Der ganze Prozess funktioniert – wie schon erwähnt – nur, wenn genug Sauerstoff verfügbar ist, sprich: wenn Du Dich beim Radfahren, Laufen oder Schwimmen (oder jeder anderen Sport) nicht verausgabst.

Eher solltest Du nur im Grundlagenausdauer-Bereich unterwegs sein, damit die Mitochondrien gut arbeiten können.

Denn so stellst du einerseits sicher, dass genügend Sauerstoff für die Zellatmung vorhanden ist und sorgst andererseits dafür, dass Dein Herz-Kreislauf-System nach und nach kräftiger wird.

Konkret wird das dazu führen, dass Dein Herz mehr Blut pumpt, was bedeutet, dass mehr Sauerstoff zu den Zellen transportiert werden kann und Deine Lungen noch mehr von diesem essentiellen Atemgas aufnehmen können.

Auf die Dauer wird also Dein Körper noch effizienter, sodass Du irgendwann auch bei einer höheren Leistung oder einem schnelleren Tempo noch aerob unterwegs sein kannst, ohne mit Laktat zu übersäuern.

Ein positiver Nebeneffekt ist natürlich, dass Du auf diese Art und Weise Deinen Körper auch darauf trimmst, mehr Fette zu verbrennen, wodurch die wiederum wertvolle Kohlenhydrate sparst.

Das Training des Fettstoffwechsels ist ja besonders auf den langen Triathlon-Distanzen oder im Marathon essentiell.

Die Rolle der Mitochondrien im Alterungsprozess

Wenn man es ganz genau nimmt, ist das noch nicht alles.

Neben Sauerstoff sind noch weitere Stoffe notwendig, damit die Mitochondrien gut arbeiten können.

Das sind Vitamine und Mineralsalze – allen voran Vitamin B1, B2 Calcium, Magnesium – die Du über Deine Nahrung aufnehmen kannst.

Außerdem entsteht bei der Zellatmung (also dem Prozess, bei dem Energie in den Mitochondrien produziert wird) eben nicht nur das gewünschte ATP, sondern auch Wasser und das Atemgas CO2.

Zusätzlich fällt auch immer eine gewisse Menge an Müll an, die sogenannten „freien Radikale“.

Diese Nebenprodukte sind chemische Verbindungen, die sozusagen instabil sind, d.h. ständig auf der Suche nach einem O2 -Molekül, das sie an sich binden können.

Prinzipiell erfüllen sie damit die wichtige Funktion bei der Gesunderhaltung des Körpers.

Oftmals entreißen sie dabei auch gesunden Zellen Sauerstoff, was dann wiederum neue Radikale entstehen lässt, die die nächste Zelle angreifen usw.

Diese Kettenreaktion wird auch als oxidativer Stress bezeichnet und ist die Hauptursache für DNA-Schäden, die wiederum mit dem Alterungsprozess in Verbindung stehen.

Dass die Energieproduktion in den Mitochondrien in direktem Zusammenhang damit steht, klingt jetzt erst einmal sehr negativ.

Allerdings kann unser Körper auch ein Gegengift produzieren: die Antioxidantien, die die freien Radikalen wieder neutralisieren.

Sie entstehen, wenn nach dem Trainingsreiz eine ausreichende Pause der Erholung zur Anpassung an die Anforderungen eingehalten wird.

Durch das Training lernt der Körper also auch, mit dem oxidativen Stress umzugehen und sich davor zu schützen.

Fazit

Wie Du siehst, haben Mitochondrien einen direkten Einfluss auf Deine Leistungsfähigkeit als Triathletin oder Triathlet.

Sie sorgen dafür, dass Du langfristig genug Energie für Deine sportlichen Ziele hast.

Sind Deine Mitochondrien gut trainiert und hast Du genügend „Kraftwerke“ in Deinen Zellen, kannst Du im Ausdauersport eine Menge reißen.

Zusätzlich hat ein Training der Mitochondrien auch positive Effekte auf den Alterungsprozess.

Andersherum kann die aerobe Ausdauer aber auch begrenzt werden, wenn Sauerstoff oder Mitochondrien fehlen.

Mit weniger Mitochondrien ist es sehr wahrscheinlich, dass Du leistungstechnisch schneller einbrichst, weil Du entweder schon alle Kohlenhydrate verbrannt hast oder Deine Muskulatur übersäuert.

Was Du nun tun kannst, um die Mitochondrienbildung anzukurbeln, erfährst Du in einem der kommenden Beiträge.

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Hinweis: All unsere Empfehlungen wurden sorgfältig ausgewählt, erarbeitet und geprüft. Sie richten sich an gesunde Erwachsene, die keine (Vor)Erkrankungen aufweisen. Keiner unserer Artikel kann oder soll Ersatz für kompetenten medizinischen Rat bieten. Bevor Du mit dem Training beginnst, konsultiere bitte einen Arzt und lass Dich durchchecken.


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Über Lotta

Mit einem geisteswissenschaftlichen Studium war Lotta nicht gerade prädestiniert für eine sportliche Karriere. Aber sie hat den Triathlon quasi auf dem zweiten Bildungsweg kennengelernt und betreibt dieses Hobby nun mit sehr viel Ehrgeiz. Und als waschechte Historikerin hat sie das Recherchieren und Schreiben im Blut. Wenn sie nicht gerade trainiert oder bloggt, korrigiert sie die Rechtschreibfehler von Autoren oder bringt Lehrern bei, digital zu unterrichten.

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