Aug 2016 hastuUNI Heft Nr. 66 0

ATP zum Frühstück

261 Studiengänge an 10 Fakultäten bietet die MLU, eine beinahe unübersichtliche Anzahl. In unserer Rubrik »Studiengeflüster« stellen unsere Autoren kurz und knapp interessante Aspekte ihres eigenen Studiums vor. Teil 9: Eine biochemische Reise durch den Alltag.

Illustration: Katja Elena Karras

Illustration: Katja Elena Karras

Morgens um 6.30 Uhr. Der Wecker klingelt. »Los! Los! Wir müssen die Lider öffnen! Auf drei: Hau ruck! Hau ruck!«, schreien sich Actin und Myosin zu.
Diese beiden Proteine sind Hauptbestandteile unserer Muskeln und sorgen dafür, dass aus einem chemischen Impuls mechanische Bewegung wird. Dabei ziehen sich Myosinfilamente, die wie Golfschläger aussehen, über die Actinstränge, und der Muskel wird gespannt, die Augen werden geöffnet.
Während Max seinen täglichen Aufgaben nachgeht und mal mehr, mal weniger gestresst ist, vollführt sein Körper immer wieder Wunder. Und Max merkt es nicht mal … Es fängt schon beim Aufstehen an: Er quält sich aus dem Bett, schafft es gerade so, sich anzuziehen, und trinkt noch schnell einen Kaffee. Auf dem Weg zum Fahrrad schlingt er noch einen Marmeladentoast herunter. Dann geht«s los zur Uni. Um diese Aktivität zu meistern, muss sein Körper Energie in Form von Adenosintriphosphat (ATP) bereitstellen. Diese Energie wird durch den Abbau von Kohlenhydraten bereitgestellt, die in seinem Frühstück enthalten waren.


Aber wie kann sein Körper Kohlenhydrate in Energie umwandeln? An diesem Prozess sind viele Enzyme beteiligt, welche die Werkzeuge seiner Zellen darstellen. Außerdem wird in jeder Zelle von Max« Körper auf diese Weise Energie produziert. Die Glykolyse macht den Anfang bei der Energiegewinnung: Kohlenhydrate wie Glukose werden im Zellplasma zu Pyruvat abgebaut. Dabei entstehen schon zwei Moleküle ATP, welche von den Muskeln sofort zum Fahrradfahren verwendet werden können. Diese Energie reicht Max aber noch nicht für die komplette Strecke zur Uni. Das Pyruvat ist eine Verbindung, welche die Zellen auf verschiedene Art und Weise verwenden können. Es wird in die Kraftwerke unserer Zellen, die Mitochondrien, geschleust. Dort wird das Pyruvat in Acetyl-Coenzym A umgewandelt und geht in den Citratzyklus ein. Dieser kann als Kraftkreis bezeichnet werden, wo verschiedene Stoffe gebildet werden, die in die Atmungskette fließen. Max holt vor dem letzten Berg noch einmal tief Luft und tritt kräftig in die Pedale. Den Sauerstoff brauchen spezielle Maschinen in den Mitochondrien, um bis zu 36 weitere ATP-Moleküle pro Glukosemolekül herzustellen. Endlich ist er an der Uni angekommen und begibt sich in das Melanchthonianum.
Leider hat der Marmeladentoast nicht genug komplexe Kohlenhydrate enthalten, und Max kriegt schon nach kurzer Zeit Hunger. Damit er trotzdem konzentriert der Vorlesung folgen kann, wird dem Gehirn aus anderen Quellen Energie geliefert. Eine solche Reserve ist der Glykogenspeicher in Muskel- und Leberzellen, der jedes Mal aufgefüllt wird, wenn nicht die ganze aufgenommene Glukose gebraucht wird. Glykogen ist ein Vielfachzucker, welcher sich aus circa 50 000 Glukosemolekülen aufbaut. Nun kann dort das Glykogen zu Glukose abgebaut und über das Blut zum Gehirn transportiert werden, wo es zur Energieproduktion genutzt wird.

Bauchgefühl lässt Bauch füllen

Illustration: Katja Elena Karras

Illustration: Katja Elena Karras

Endlich ist die Vorlesung vorbei. Die letzten 15 Minuten waren echt die Härte, Max« Bauch hat immer wieder geknurrt. Erst mal Mittagspause! Jetzt die große Qual der Wahl. Was soll er heute essen? Dabei wird er natürlich ebenfalls von seinem Körper beeinflusst. Ob er es glaubt oder nicht: Die Anzahl und die Art der Bakterien in seinem Magen Darm-Trakt bestimmen, was er heute gerne essen würde. Es ist also nicht einfach so daher gesagt, dass man auf sein Bauchgefühl hören sollte. Ab zur Theke, Essen holen und dann schnell einen Platz suchen. Max führt den ersten Happen Schnitzel in den Mund, und schon zerschneiden die Enzyme das Essen in kleine Stückchen. Im Magen wird das Essen dann weiter durch Enzyme und Magensäure zerkleinert. Hauptsächlich im Darm können die Nährstoffe über Kanäle zu den Zielzellen transportiert werden, wo sie schon sehnsüchtig erwartet werden.

Suppenkoma
Max hat natürlich viel zu schnell und eine zu große Menge gegessen, sodass sich sein Magen ganz schön ausdehnen muss. Nach dem Essen fällt ihm der Weg zur nächsten Vorlesung sichtlich schwerer und seine Konzentration ist im Keller. Klar, jetzt wird die ganze Energie erst mal in die Verdauung gesteckt. Aber auch das Herz hat gerade zu
kämpfen. Durch die Ausdehnung des Magens hat es weniger Platz, um sich aufzupumpen und zu erschlaffen. Wenn das passiert, kann natürlich nicht mehr die gleiche Menge an Blut in derselben Zeit durch den Körper geschleust werden wie im nüchternen Zustand. Dadurch kommt weniger Sauerstoff zu den Gehirnzellen, was bei Max Müdigkeit auslöst.
Blut transportiert den Sauerstoff, den Max beim Atmen aufnimmt, zu den Zellen. Die Sauerstoffmoleküle sind sozusagen die Passagiere der Erythrozyten, die wie Schiffe im Blut schwimmen. Der rote Blutfarbstoff Hämoglobin befindet sich in den Erythrozyten und bindet die Sauerstoffmoleküle, damit sie auf der Fahrt zu den Zellen nicht verloren gehen. Zum Austausch für den Sauerstoff schleusen die Zellen das bei der Energiegewinnung im Citratzyklus entstehende Kohlenstoffdioxid heraus. Auch das Kohlenstoffdioxid wird zum Teil vom Hämoglobin gebunden und zur Lunge transportiert und Max atmet es aus.
Nach einem langen Vorlesungstag ist Max ausgelaugt und legt sich gleich ins Bett. Es dauert keine fünf Minuten, und er schläft schon tief und fest. Auch sein Körper fährt in den Ruhezustand, die Muskeln lassen locker und die Lider schließen sich: »Zeit zum Entspannen, Myosin!« Nur die grundlegenden Funktionen wie Herz, Lunge und Gehirn werden mit Energie aus der Glykolyse, dem Citratzyklus und der Atmung versorgt und laufen die ganze Nacht über weiter.

Text: Lisa Warnecke und Julia Kamischke

Über Lisa Warnecke

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Erstellt: 24.08. 2016 | Bearbeitet: 24.08. 2016 17:26