Aerob / Anaerob

Aerob bezieht sich auf Stoffwechselprozesse im Organismus, die unter Beteiligung von Sauerstoff ablaufen, während anaerob Stoffwechselprozesse bezeichnet, die ohne Beteiligung von Sauerstoff ablaufen.

Was ist Aerob / Anaerob?

Aerob und anaerob sind zwei Begriffe, die im Ausdauersport häufiger vorkommen, als man vielleicht denkt. Aerob bezieht sich auf Stoffwechselprozesse im Organismus, die unter Beteiligung von Sauerstoff ablaufen, während anaerob Stoffwechselprozesse bezeichnet, die ohne Beteiligung von Sauerstoff ablaufen.

Der Unterschied zwischen diesen beiden Arten des Stoffwechsels ist für Ausdauersportler von entscheidender Bedeutung, da die aerobe Energiegewinnung es ihnen ermöglicht, über einen längeren Zeitraum hinweg Höchstleistungen zu erbringen.

Aerob

Aus chemischer Sicht sind aerobe Prozesse Oxidationen. Ist die Sauerstoffzufuhr unterbrochen oder wird ein auf Oxidation basierendes System überlastet, können anaerobe biochemische Reaktionen, insbesondere Gärungsprozesse, überwiegen oder ganz die Oberhand gewinnen.

Ein Beispiel dafür ist der Stoffwechsel der Muskeln, auch beim Menschen. Bei geringer Intensität erfolgt die Energiegewinnung überwiegend aerob durch die Oxidation von Fettsäuren und die aerobe Verstoffwechselung des aus Glukose durch Glykolyse gebildeten Pyruvats oder Laktats.

Wird der Muskel stärker belastet, steigt der Anteil der durch Glykolyse gewonnenen Energie (siehe aerobe Schwelle). Das in zunehmenden Mengen produzierte Laktat kann jedoch noch verstoffwechselt werden – in geringen Mengen in den glykolytischen Muskelfasern, unter guten Trainingsbedingungen vor allem in den ST-Fasern und im Herzmuskel -, so dass der Laktatspiegel im Blut nicht übermässig ansteigt. Erst wenn dieses sauerstoffabhängige System überfordert wird (was nicht auf Sauerstoffmangel zurückzuführen ist), kommt es zu einem plötzlichen Laktatanstieg (bis Erreichen der individuellen anaeroben Schwelle).

Beispiele für aerobe Vorgänge:

  • Atmung
  • Kompostierung
  • Nitrifikation

Anaerob

Anaerob, auch als Anaerobier bekannt, bezeichnet ein Leben ohne Sauerstoff (Desoxygen O2). Lebende Organismen, die keinen molekularen Sauerstoff für ihren Stoffwechsel benötigen, werden als Anaerobier bezeichnet. Diejenigen Anaerobier, die durch O2 gehemmt oder sogar getötet werden, werden genauer als obligate Anaerobier bezeichnet.

Die anaerobe Atmung ist ein Prozess, bei dem Organismen Energie erzeugen, ohne Sauerstoff zu verwenden. Im Gegensatz zur aeroben Atmung, bei der Sauerstoff als letzter Elektronenakzeptor verwendet wird, werden bei der anaeroben Atmung andere Elektronenakzeptoren als Oxidationsmittel anstelle von O2 für den oxidativen Energiestoffwechsel verwendet. Üblicherweise verwendete alternative Elektronenakzeptoren sind: Nitrat, dreiwertige Eisen-Ionen (Fe3+), vierwertige Mangan-Ionen (Mn4+), Sulfat, Schwefel, Fumarat und Kohlendioxid (CO2). Diese Redoxreaktionen werden als anaerobe Atmung bezeichnet.

Anaerobe Einzeller sind die ältesten Lebensformen auf der Erde, die den ersten photosynthetisch aktiven Einzellern aus dem Präkambrium, die O2 ausschieden, vorausgingen. Mit seiner Anreicherung in der Hydrosphäre und der Atmosphäre änderten sich die Lebensbedingungen in grossem Umfang (siehe Grosse Sauerstoffkatastrophe). Auch die heute lebenden anaeroben Organismen benötigen alle keinen Sauerstoff für ihren Stoffwechsel und können grob danach unterschieden werden, wie gut sie mit einer sauerstoffreichen Umgebung zurechtkommen:

Obligate Anaerobier sind Organismen, die ausschliesslich anaerob verstoffwechseln und einen Lebensraum mit anoxischen Bedingungen benötigen. In der Mikrobiologie unterscheidet man zwischen moderaten Formen, die in Gegenwart von Sauerstoff nicht wachsen können, und strikten Formen, die durch O2 geschädigt oder abgetötet werden.

Aerotolerante Anaerobier sind Organismen, die ausschliesslich anaerob stoffwechseln, d. h. kein O2 verbrauchen, aber die Anwesenheit von Sauerstoff tolerieren und daher unter oxischen Bedingungen leben können.

Fakultative Anaerobier sind Organismen, die unter sauerstofffreien Bedingungen anaerob verstoffwechseln können, aber in Gegenwart von Sauerstoff O2 für den Stoffwechsel nutzen können.

 

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