Kurz gesagt: Welcher Stoffwechselweg dominiert, hängt von Gewebe, Substratangebot und Belastung ab. Der Erythrozyt lebt ohne Mitochondrien nur von der Glykolyse. Der Skelettmuskel wechselt je nach Belastung zwischen Glucose, Fettsäuren und Kreatinphosphat. Das Herz oxidiert vor allem Fettsäuren und Laktat. Die Leber versorgt andere Organe und verbraucht selbst eher Fettsäuren. Das Gehirn braucht Glucose und kann im längeren Fasten teilweise auf Ketonkörper ausweichen.
Stoffwechselwege werden meist für eine abstrakte Musterzelle gelernt. In der Prüfung wird dann aber nach dem Erythrozyten, dem Hepatozyten oder der Muskelzelle gefragt, und die Musterzelle hilft nicht weiter. Das Lernheft schließt deshalb mit einem Modul, das die Wege nach Gewebe ordnet. Die Verwechslung dazu lautet: Eine Karte ohne Organbezug bleibt unvollständig. Diese Seite fasst die wichtigsten Unterschiede zusammen.
| Gewebe | Bevorzugte Brennstoffe | Besonderheit |
|---|---|---|
| Erythrozyt | Ausschließlich Glucose | Keine Mitochondrien, Glykolyse mit Laktatbildung, Pentosephosphatweg für NADPH, GLUT1 insulinunabhängig |
| Skelettmuskel | In Ruhe Fettsäuren, bei Belastung Glucose und Muskelglykogen | Kreatinphosphat als Kurzzeitpuffer, Muskelglykogen nur für den Eigenbedarf |
| Herzmuskel | Fettsäuren, daneben Laktat, Glucose und Ketonkörper | Sehr hohe Mitochondriendichte, fast ausschließlich oxidativ |
| Leber | Vor allem Fettsäuren, Aminosäuren | Gibt Glucose und Ketonkörper ab, nutzt Ketonkörper selbst nicht |
| Gehirn | Glucose, im längeren Fasten zunehmend Ketonkörper | Langkettige Fettsäuren werden kaum als Brennstoff genutzt, Glucosebedarf bleibt bestehen |
Die Fallfrage des Lernhefts beantwortet das mit einem Satz: Organellen und Enzymausstattung unterscheiden sich grundlegend. Der Erythrozyt hat weder Mitochondrien noch Zellkern. Er kann keine Betaoxidation, keinen Citratzyklus und keine Atmungskette betreiben. Der Hepatozyt hat dagegen eine riesige Enzymausstattung für Gluconeogenese, Ketogenese, Harnstoffzyklus und Lipoproteinbildung. Er arbeitet zu einem großen Teil für andere Organe.
Lernheft 11
Der Energiestoffwechsel in 18 Modulen, jeweils mit Erklärseite, Fallfrage und Auflösung mit Abrufcheck.
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Lernheft ansehenErhöhte Muskelarbeit steigert den ATP-Verbrauch, die Energiegewinnung muss nachziehen. In den ersten Sekunden puffert Kreatinphosphat. Danach steigt die Glykolyse aus Muskelglykogen, bei sehr hoher Intensität mit Laktatbildung. Bei längerer, moderater Belastung übernimmt zunehmend die Oxidation von Fettsäuren. Calcium und AMP sind die Signale, die diese Anpassung lokal steuern, Adrenalin unterstützt den Glykogenabbau.
Sekunden
Schnelle Regeneration von ATP aus ADP, sehr begrenzter Vorrat.
Bis wenige Minuten
Muskelglykogen wird abgebaut, bei hoher Rate entsteht Laktat.
Längere Belastung
Glucose und zunehmend Fettsäuren werden im Mitochondrium oxidiert.
Kreuzfalle Gehirn
Das Gehirn kann im längeren Fasten einen erheblichen Teil seines Bedarfs mit Ketonkörpern decken. Ganz verzichten kann es auf Glucose aber nicht. Aussagen wie „das Gehirn nutzt ausschließlich Glucose“ oder „im Fasten keine Glucose mehr“ sind beide falsch.
Ausschließlich Glucose über die Glykolyse. Ohne Mitochondrien kann er weder Fettsäuren noch Ketonkörper verwerten.
Ihr fehlt die Thiophorase, die für die Aktivierung von Acetoacetat nötig ist. Sie exportiert Ketonkörper deshalb an andere Gewebe.
Vor allem Fettsäuren. Daneben nutzt das Herz Laktat, Glucose und Ketonkörper, je nach Angebot.
Langkettige Fettsäuren spielen als Brennstoff im Gehirn kaum eine Rolle. Im Fasten nutzt es stattdessen zunehmend Ketonkörper.
Dem Muskel fehlt die Glucose-6-Phosphatase. Glucose-6-phosphat bleibt in der Zelle und wird dort glykolytisch abgebaut.
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