ATP · Adenosintriphosphat, der Treibstoff unseres Körpers
Der wichtigste chemische Energiespeicher von Lebewesen ist das Adenosintriphosphat, abgekürzt ATP. Jede einzelne Körperzelle bezieht ihre Energie aus dem ATP. Ist kein ATP vorhanden, stirbt die Zelle letztlich ab. Stoffwechsel, Zellerneuerung, Verdauung, Denken, Wahrnehmung und Bewegung – alle Prozesse wären ohne ATP nicht möglich. Ohne ATP ist der Mensch einfach nicht lebensfähig.
Die Spaltung eines ATP-Moleküls ermöglicht alle Stoffwechselprozesse des Körpers oder der Zelle und wird benötigt, um diese permanent aufrechtzuerhalten. Es wird also ständig ATP verbraucht, was eine kontinuierliche Neubildung von ATP voraussetzt. Das Erstaunliche daran ist, dass der tägliche Umsatz an ATP (Verbrauch + Neubildung) ungefähr dem eigenen Körpergewicht entspricht.
Wie wird ATP produziert · Zellatmung
Die Zellatmung ist ein Stoffwechselvorgang, bei dem durch den Abbau organischer Substanzen Energie gewonnen wird. Dabei werden in den Mitochondrien Glukose, Sauerstoff und Wasser zu Wasser und Kohlenstoffdioxid abgebaut, wodurch Energie in Form von Adenosintriphosphat entsteht. Daher nennt man die Mitochondrien die Kraftwerke der Zellen.
In den Mitochindrien spalten Enzyme das Adenosintriphosphat (ATP) in ein Adenosindiphosphat (ADP) und ein freies Phosphat, wodurch Energie freigesetzt wird. Anschließend muss das ADP wieder in ATP umgewandelt werden, was nur bei einer optimalen Versorgung mit Nährstoffen und einwandfreien Zellfunktionen erfolgreich bewältigt werden kann.
Mitochondrien sind Organellen der Zellatmung, die über die Atmungskette den Energiespeicher und -überträger ATP synthetisieren und damit unter aeroben Umständen über 95% der Zellenergie produzieren (Scheller et al. 2003).
ATP · Energie
Die Energie ist in den chemischen Bindungen des Moleküls gespeichert und wird freigesetzt, wenn eine Bindung aufgebrochen wird und Adenosindiphosphat (ADP) entsteht. Eine Muskelzelle setzt ihren ATP-Vorrat ca. einmal pro Minute um. Doch unter Belastung verbraucht eine Muskelzelle pro Sekunde rund zehn Millionen ATP-Moleküle.
ATP und die zirkadiane Zelluhr
Die zirkadiane Uhr und der Zellmetabolismus sind unmittelbar miteinander verknüpft, da sämtliche Stoffwechselprozesse unter zirkadianer Kontrolle stehen. Eine Abweichung (Desynchronisation) kann zu gesundheitlichen Problemen führen, da auch der Energiestoffwechsel beeinträchtigt werden kann und metabolische Störungen entstehen können. Zirkadiane Uhren greifen also in essentielle Stoffwechselprozesse ein und sollten daher zukünftig als mögliche Ursache bei der Entstehung von metabolischen Krankheiten in Betracht gezogen werden.
Der zirkadiane Rhythmus manifestiert sich auf molekularer Ebene in autoregulatorischen Rückkopplungsschleifen, deren Aktivität durch deren eigene Proteine reguliert wird. Diese diversen Steuermechanismen erlauben eine präzise Regulierung der Periodenlänge der Uhr und somit eine genaue zeitliche Koordination und Abfolge der rhythmisch kontrollierten Prozesse im Körper. Während bei einigen lichtdurchlässigen Organismen die zirkadianen Zelluhren direkt vom Licht synchronisiert werden, geschieht dies beim Menschen über Hormone, Proteine und Gene. Insgesamt konnte man bei 8-10% der Gene einer Zelle eine zirkadiane Rhythmik in der Expression beobachten. Bei den Proteinen fand man 20% unter zirkadianer Kontrolle, teilweise in wichtigen Stoffwechselwegen wie Kohlenhydratmetabolismus, Zellatmung und -teilung, Harnstoffzyklus und Detoxifikation.
Zahlreiche Prozesse im menschlichen Körper werden von zirkadianen Uhren reguliert. Werden die zirkadianen Rhythmen gestört, führt dies zu erheblichen gesundheitlichen Beeinträchtigungen. Der wichtigste intrazelluläre Taktgeber ist die rhytmische Synthese von ATP in Körperzellen.
