Energie wird benötigt:

• für "mechanische" Arbeit, z.B. bei der Kontraktion von Muskeln
• für den aktiven Transport von Molekülen und Ionen
• Der Synthese von komplexen Molekülen im Arbeitsstoffwechsel.

Grundsätzlich gilt, dass 

• der Aufbau komplexer Moleküle aus kleineren Bausteinen (Arbeitsstoffwechsel) Energie benötigt, die durch den Abbau anderer, vorwiegend aus der Nahrung aufgenommener Moleküle gewonnen wird. Wichtige Lieferanten von Energie sind die Kohlenhydrate und die Fettsäuren bzw. die Triglyzeride. 
   
• der Abbau und damit der Energiegewinn in vielen kleinen Schritten erfolgt und
  die dabei freiwerdende Energie in Form chemischer Moleküle zwischengespeichert wird.
  für einen effizienten Energiegewinn wird Sauerstoff benötigt wird.

Der Sauerstoff 
Luft enthält ca. 20% Sauerstoff in Form von O₂, der bei der Atmung über die Lungen aufgenommen wird.

Beim vollständigen Abbau von Kohlenhydraten, Fetten und Proteinen wird für die chemischen Reaktionen Sauerstoff benötigt. 

Abb. 1: Abbau der Glucose. In der summarischen Darstellung des Glucoseabbaus wird deutlich, dass pro Molekül Glucose sechs O₂-Moleküle benötigt werden.

Moleküle enthalten den grössten Teil der für den Aufbau des Moleküls aufgewendeten chemische Energie. Beim Aufspalten der Moleküle wird diese Energie freigesetzt. 
Im Blut sind Glucose, Aminosäuren, freie Fettsäuren, Triglyzeride und Ketonkörper die wichtigsten energiereichen Verbindungen. Eine zentrale Stelle im Stoffwechsel nimmt die Glucose (“Blutzucker”) ein, die bei der sogenannten Glykolyse ohne Sauerstoffverbrauch unter Energiegewinn zu Lactat (Milchsäure) abgebaut werden kann.

Die meisten Gewebe können ihren Energiebedarf auch durch Fettsäuren oder Aminosäuren (=Bausteine der Proteine) decken, einzelne Organe oder Gewebe sind aber auf Glucose als Energielieferanten angewiesen, namentlich das Zentralnervensystem (Gehirn) und die roten Blutkörperchen (Erythrocyten).

Der Abbau im Energiestoffwechsel erfolgt in der Regel in mehreren kleinen Schritten, damit die jeweils freiwerdende Energie dazu benützt werden kann, andere energiereiche Verbindungen wie Adenosintriphosphat (ATP, Abb.2) oder Creatinphosphat aufzubauen. Während ATP praktisch in allen Zellen vorkommt, ist das Creatinphosphat in hoher Konzentration vorallem in der Muskulatur vorhanden. 

ATP wird aus ADP (Adenosindiphosphat) und Phosphat gebildet, Creatinphosphat dementsprechend aus Creatin und Phosphat. 

Abb. 2: Adenosintriphosphat (ATP), einer der wichtigsten Energiespeicher im Stoffwechsel.
Zum Aufbau der energiereichen Verbindung ATP (Adenosintriphosphat) wird ADP (Adenosindiphosphat) und Phosphat (oft einfach als P, Pa oder Pi bezeichnet) sowie Energie benötigt. Die energiereiche Verbindung wird manchmal mit einem ~ bezeichnet.

Der Organismus ist so nicht nur in der Lage, Energie zu gewinnen, sondern auch zu transportieren, um sie vorallem denjenigen Zellen zur Verfügung zu stellen, die einen hohen Energiebedarf aufweisen. 

Der durchschnittliche Energieumsatz des Menschen beträgt in Ruhe ca. 8000 kJ/Tag (1900 kcal/Tag). Dementsprechend hoch ist der Umsatz an ATP: ein ruhender Mensch verbraucht etwa 40 kg ATP in 24 Stunden. 

02.02.2001 /hpk