Als Kapazität des Energiestoffwechsels kann man die Summe aller Energie- bzw. Arbeitsbeträge definieren, die aus chemisch gespeicherter Energie zu gewinnen ist.
Dabei sind die im und außerhalb des Muskels gelagerten Energieträger zu beachten. Zu diesen Energieträgern gehören ATP, Creatinphosphat, Glucose bzw. Glycogen, Fette und Eiweiße.
Die anschließende Berechnung bezieht sich auf
Phosphagen
Bei einer ATP-Konzentration von 5 mmol/kg und einer Creatinphosphat-Konzentration von 20 mmol/kg ergibt sich eine Gesamtmenge an Phosphagen im Muskel von:
Glycogen
Im Muskel sind ungefähr 1-2% Glycogen gespeichert. Bei einem mittleren Wert von 1,5% enthalten 30 kg Muskelmasse 450 g Glycogen. In der Leber befinden sich ungefähr 150 g und im Blut liegen in Form von Glucose ca. 5 g vor. Insgesamt stehen etwa 605 g Glucose-Äquivalente zur Verfügung.
1 mol Glucose entspricht einer Masse von 180 g. Also ergeben sich 3,36 mol Glucose.
Pro mol Glucose aus Glyocogen können 31 mol ATP gewonnen werden. Daraus ergibt sich eine Gesamtmenge von 104 mol ATP.
Fett
Ein normalgewichtiger Mann hat einen Fettanteil von ca. 15 % der Körpermasse.
Daraus ergibt sich eine Gesamtfettmasse von 11 kg. Pro g Fettsäure ergeben sich ca. 0,42 mol ATP. Daraus ergeben sich ungefähr 4600 mol ATP.
Daraus ergibt sich beim Vergleich der Energieträger miteinander, das der potentiell gewinnbare Energiebetrag aus Glycogen ca. 140mal höher und aus den Fettsäuren ca. 6100 mal höher ist als der des Phophagens.
Anerob-alactacid
Von den insgesamt 25 mmol Phosphagen pro kg Muskulatur sind nur ca. 22 mmol/kg nutzbar, da ein Kontraktionsunvermögen der Muskulatur bei einem Abfall des ATP um ca. 1/3 eintritt.
Anaerob-lactacid
Die anerob-lactacide Energiebereitstellung ist durch die maximal tolerierbare Azidose limitiert. Die maximalen Blutlactatwerte liegen bei ca. 15-20 mmol/l, bei speziell trainierten Personen, z.B. 400m-Läufern, auch bei bis zu 25 mmol/l. Dabei liegen die Muskellactatwerte sogar bei 30-35 mmol/kg Muskulatur.
Da aus 1 mol Glucose (aus Glycogen) 2 mol Lactat und 3 mol ATP entstehen, ergibt sich ein Phosphagen-Äquivalent von ca. 45-50 mmol ATP pro kg Muskulatur .
Damit ist die lactacide Kapazität um ca. 2-2,5 mal größer als die alactacide.
Aerob Die nutzbare aerobe Kapazität lässt sich nur schwer errechnen. Nach den obigen Berechnungen stehen ca. 100 mol ATP aus Kohlenhydraten und ca. 4600 mol ATP aus Fettsäuren zur Verfügung. Wie viel Glycogen bei einer Belastung verstoffwechselt wird hängt von der relativen Belastungsintensität und vom Trainingszustand ab.
Im Intensitätsbereich des maximalen Lactat-Steady-state besteht eine hohe Abbaurate an Glycogen neben dem Verbrauch an Fettsäuren. Dies entspricht einer Belastung bei nicht Ausdauertrainierten von ca. 60-70% der maximalen Sauerstoffaufnahme. Bei Hochausdauertrainierten, z.B. Marathonläufern, treten hier Werte von 80% auf.
Bei einer Belastungszeit von ca. 60 Minuten ist das Glycogen weitestgehend aufgebraucht.
Sollen hauptsächlich Fettsäuren zur Energiegewinnung genutzt werden, muss die Belastungsintensität deutlich unter dem maximalen Lactat-Steady-state liegen.