Kreatinphosphat als Speicher bestimmter Zellen

Bei dem Kreatinphosphat handelt es sich um eine Form des Energiespeichers für Muskelzellen. Dabei kommt es in der Zelle durch die Kreatinkinase (CK) zum Generieren des ATP aus dem ADP und Teilen des Kreatinphosphats.

Die Definition des Kreatinphosphats

Das speicherfähige Kreatinphosphat besteht aus dem niedermolekularen Stoff Kreatin. Kreatin gilt speziell bei dem Energie-Stoffwechsel als Überträger der Phosphatgruppen. Auf diese Weise gelangt das Kreatinphosphat in die Muskeln. Aus chemischer Sicht stellt die Substanz einen Acetyl-Rest dar. An diesen hängt sich eine Guanidin-Gruppe an. Ein N-Atom der Gruppe methyliert, während ein anderes Atom phosphoryliert. Auf diese Weise kommt es zum Entstehen des Kreatinphosphat genannten Stoffs.

 Kreatinphosphat


 

Wie und warum entsteht die chemische Verbindung?

Die Abkürzung des Kreatinphosphats heißt in der Chemie PKr. Im Allgemeinen kümmert sich das Kreatinphosphatum eine stetige Resynthese, also Neubildung, des ATPs. Dieses besteht im Körper als relevante Substanz, um beispielsweise die Muskeln zu bewegen. Das vorrätige ATP reicht ausschließlich für eine bis drei Kontraktionen der Muskeln aus. Dies entspricht einer Belastungsdauer von zwei Sekunden. Um neues ATP zu erschaffen, benötigt der Organismus das Kreatinphosphat. Die Mischung aus Kreatin und dem Phosphatrest enthält ein großes Energie-Potenzial. Dieses stellt es dem ATP bei dessen Bildung zur Verfügung. Die entsprechende Reaktion funktioniert nach einem bestimmten Muster. ADP und Kreatinphosphatbestehen als Grundkomponenten für ATP und Kreatin. Die Reaktion läuft wechselseitig ab. Das bedeutet, dass sie sich umkehren lässt.

Innerhalb einer Muskelzelle befindet sich immer dreimal oder viermal mehr Kreatinphosphat als ATP. Die Menge des Kreatinphosphats liegt in der Regel bei 20 bis 30 Mikromolekülen pro Gramm. Damit erhält dieser Energiespeicher eine wichtige Relevanz für die Leistungsbereitschaft der Skelett-Muskulatur. Bei harter Arbeit versorgt der Kreatinphosphat-Speicher die Muskeln im Durchschnitt bis zu zehn Sekunden mit der benötigten Energie. Bei nicht trainierten Menschen liegt diese Dauer bei bis sechs Sekunden. Leistungssportler profitieren von einer Energie-Versorgungszeit von zwölf bis 20 Sekunden. Zudem dient die chemische Verbindung als sofort benutzbare Energiequelle zur ATP-Produktion. Sie überbrückt den Zeitraum, bis weitere Reaktionswege das ATP aktivieren.

 

Das Vorkommen und die Bedeutung des Kreatinphosphats

Die wichtige Funktion des Kreatinphosphats besteht in der Bedeutung als Energie-Gefälle. In dieser Rolle sorgt die chemische Verbindung für stärkere Substrat-Durchsätze. Abhängig ist der Gehalt an Kreatinphosphat von der Zeitdauer der geleisteten Tätigkeit. Bei belastenden Arbeiten schöpft der Körper den Kreatinphosphat-Speicher beinahe vollkommen aus. Die Regeneration des Stoffs geschieht in diesem Fall schnell. Kommt es nicht zum Nachliefern der zum Speichern der Energie notwendigen Phosphate, behindert dies die Kontraktions-Fähigkeit der Muskeln.

Die eigentliche Muskelkontraktion entsteht durch eine Wechselwirkung zwischen Aktin und Myosin. Hierfür benötigt der Körper Energie für die Bewegung. Somit entsteht durch eine Hydrolyse und die chemische Reaktion das Kreatinphosphat. Dabei übernimmt diese chemische Verbindung ihre Funktion ausschließlich im Körper von Wirbeltieren. Bei wirbellosen Tieren wie Mollusken ersetzt das Arginin-Phosphat das Kreatinphosphat.

In den ruhenden Zellen eines gesunden Menschen tritt im Schnitt mehr als die Hälfte des Kreatins als der Energieträger Phosphatkreatin auf. Dies entspricht einem Prozentsatz von 60 Prozent. Die restlichen 40 Prozent bestehen als freie Kreatin-Vorstufe. Die gespeicherte Menge an Kreatinphosphatim Körper eines Erwachsenen beträgt 120 bis 150 Gramm. Bis zu zwei Prozent des Totalkreatins scheidet der Organismus in Form von Kreatinin über die Nieren als Harn aus.

 

Die eigentliche Funktion des Kreatinphosphats

In einem sich betätigendem Muskel übernimmt das Kreatinphosphatdie Rolle einer wieder-aufladbaren Batterie. Mit ihrer Energie reguliert die chemische Verbindung stetig den Verbrauch an ATP innerhalb der Muskelzellen. Steigen in diesen aktiven Zellen der AMP- und ADP-Spiegel an, liegt dies an der Adenylat-Kinase. In diesem Fall kommt es zur Stimulierung:

  • der Glykolyse,
  • des Glykogen-Abbaus,
  • der Citrat-Zyklen
  • und der oxidativen Phosphorylierung.

 

Kann der Mensch den Kreatinphosphat-Spiegel beeinflussen?

Die Konzentration an Kreatinphosphatim Organismus hängt vorwiegend von der Bewegung und der Ernährung ab. Somit besitzt jeder Mensch einen gewissen Spielraum, um den Kreatinphosphat-Spiegel zu beeinflussen. Bei häufiger Belastung der Muskulatur – beispielsweise durch Sport oder körperlicher Arbeit – produzieren und speichern die Muskelzellen mehr Energie. Des Weiteren beeinflusst die durch die Nahrung aufgenommene Menge an Kreatin den Kreatinphosphat-Haushalt. Speziell in Muskelfleisch befindet sich eine hohe Konzentration an Kreatin. Wer weniger Fleisch zu sich nimmt, bekommt eine geringe Menge an Kreatin aus Milchprodukten.

In pflanzlichen Lebensmitteln befindet sich kein Kreatin. Somit nehmen weder Obst noch Gemüse Einfluss auf den Kreatinphosphat-Haushalt im menschlichen Organismus. Ein gesunder Körper braucht an einem Tag zwei bis vier Gramm Kreatin, um ausreichend Phosphatkreatin zu bilden. Davon erhält er 50 Prozent aus Fleisch und Fischgerichten.

Die wichtigste Bedeutung des Kreatinphosphats liegt in der Energie-Versorgung der Muskelzellen, um stetig ATP wiederherzustellen. Damit nimmt diese chemische Verbindung aus Kreatin und Phosphorgruppen eine Energiespeicher-Funktion ein. Menschen beeinflussen ihren Kreatinphosphat-Haushalt durch die Einnahme bestimmter Lebensmittel und der Betätigung der Muskeln.

 

 

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