Aerobe und anaerobe Atmung

Wenn du schnell läufst, gerätst du außer Atem. Vielleicht hast du beim Laufen oder Heben von schweren Dingen auch schon mal ein brennendes Gefühl in den Muskeln gehabt? Das liegt daran, dass dein Körper mehr Sauerstoff benötigt, als er erhält. Es funktioniert so: Der Sauerstoff aus der Lunge wird vom Blut aufgenommen und in deine Muskelzellen gebracht. Der Sauerstoff wird in jeder Zelle mit Glukose kombiniert, welches aus der vom Körper verdauten Nahrung stammt.

Sauerstoff und Glukose reagieren und setzen dabei Energie frei, die der Körper nutzen kann... und es bleiben Rückstände: Kohlendioxid und Wasser. Das alles findet in den Mitochondrien der Zellen statt. Ein ziemlich komplexer Vorgang, der mehrere Schritte umfasst. Der gesamte Prozess wird als Atmung oder Zellatmung bezeichnet.

Zellatmung unterscheidet sich von unserem alltäglichen Gebrauch des Begriffs 'Atmung'. Tatsächlich ist es so, dass Atmung ganz ohne Sauerstoff stattfinden kann. Atmung ist ein Sammelbegriff für eine Reihe von Prozessen in einer Zelle, die Energie aus Nährstoffen freisetzen und dabei Abfallprodukte zurücklassen. Wenn du zum Bus rennst oder eine wirklich schwere Tasche trägst – oder etwas anderes, das so viel Aufwand erfordert, dass du es nicht lange tun kannst... ...dann erhalten deine Zellen nicht genug Sauerstoff, und das wirkt sich auf die Zellatmung aus. Normale Zellatmung, die Sauerstoff nutzt, wird aerobe Atmung genannt.

Entfernen wir den Sauerstoff, wird der Vorgang als an-aerobe Atmung bezeichnet. Anaerobe Atmung ist ein einfacher Prozess, mit weniger Schritten. Sie geschieht nicht innerhalb der Mitochondrien in den Zellen, sondern draußen im Zytoplasma. Bei der anaeroben Atmung wird Glukose ohne Hilfe von Sauerstoff umgewandelt. Sie setzt nicht nicht die gleiche Menge an Energie frei.

Auch die Abfallprodukte unterscheiden sich. Wenn du läufst, bildet sich in deinen Muskeln ein Rückstand: Milchsäure. Du nimmst die Milchsäure als brennendes Gefühl in deinen Muskeln wahr und stellst fest, dass sie über weniger Kraft verfügen. Wenn du aufhörst zu laufen, hält dein schwerer Atem noch eine kleine Weile weiter an. So signalisiert dein Körper, dass er mehr Sauerstoff benötigt, um all die Milchsäure zu verarbeiten, die sich in den Muskeln gebildet hat.

Wenn du Sport treibst, hast du wahrscheinlich bemerkt, dass es viel mehr Mühe kostet, sich anaerob zu bewegen, als aerob. Es ist schwieriger, weiter zu heben, laufen, springen und werfen, wenn Milchsäure vorhanden ist. Aber wenn du schneller oder stärker werden willst, gibt es keine einfachen Lösungswege. Ein Teil deines Trainings muss so schwer sein, dass deine Muskeln Milchsäure bilden. Das bedeutet jedoch nicht, dass aerobe Übungen sinnlos sind – im Gegenteil.

Dein Körper braucht auch Übungen, die die Bildung von Milchsäure nicht antreiben. Aerobes Training erhöht die Fähigkeit des Körpers Sauerstoff aufzunehmen und reduziert unter anderem das Risiko von: Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Krebs, Osteoporose, Diabetes, Depressionen und Alzheimer. Aerobe Atmung ist sowohl beim Menschen als auch beim Rest der Natur bei weitem die gängigste Art zu atmen. Es gibt jedoch Organismen, die nur anaerobe Atmung vollziehen. Dabei handelt es sich meist um Bakterien und ein paar mehrzellige Organismen, die in sauerstoffarmen Umgebungen leben, etwa tief unten im Meer.

Gewöhnliche Hefe, die wir zum Brotbacken und Bierbrauen verwenden, nutzt anaerobe Atmung. Wenn Brotteig aufgeht, benötigen die Hefezellen keinerlei Sauerstoff, um Energie freizusetzen. Neben Energie lässt der Vorgang auch Abfallprodukte zurück: Ethanol – eine Art von Alkohol... und: Kohlendioxid – also das, was Brot aufgehen lässt. Wenn Zellen Nährstoffe verstoffwechseln, sprechen wir von Atmung, oder Zellatmung.

Es gibt zwei Arten von Zellatmung – mit und ohne Sauerstoff. Wir nennen sie aerobe und anaerobe Atmung. Aerobe Atmung kommt am häufigsten vor. Aerobe Atmung lässt als Restprodukte Kohlendioxid und Wasser zurück. Aerobe Atmung verstoffwechselt die gesamte Glukose, anaerobe Atmung indes nur einen Teil davon.

Deshalb setzt anaerobe Atmung weniger Energie frei und lässt organische Abfallprodukte zurück. Aerobe Atmung findet in den Mitochondrien der Zelle statt. Anaerobe Atmung spielt sich draußen im Zytoplasma ab. Deine Zellen schaffen also etwas, das du nicht schaffst – sie können ohne Sauerstoff atmen.