Wie viel Energie tragen wir täglich mit uns herum?

4. Chemische Energie eines Menschen

Der Hauptenergieträger unseres Körpers heißt Adenosintriphosphat (ATP). Wie man dem Namen bereits entnehmen kann, handelt es sich hierbei um drei Phosphatreste, welche an das Nucleosid Adenosin gebunden sind.

Ein Molekül ATP

Die Besonderheit dieses Moleküls sind die Phosphoanhydridbindungen, die sehr energiereich sind. Werden diese Bindungen gespalten (ATP –> ADP –> AMP), so wird eine Energie von 64,6kJ/mol frei, die für biologische Prozesse genutzt werden kann.

Da der tägliche ATP-Verbrauch eines Mannes bei ca. 40kg oder etwa 78,9mol liegt, ergibt sich für die umgesetzte chemische Energie:

[latex]E_{chem} = 64,6\frac{kJ}{mol} * 78,9mol[/latex]

von 5096,94kJ oder ~ 5,10MJ, sofern immer beide Bindungen aufgespalten werden.
Dieser Wert ist natürlich nicht repräsentativ, da das erzeugte ATP relativ zeitnah zur Energiegewinnung wieder abgebaut wird, die ATP-Reserven, die in diesem Moment in unserem Körper vorliegen, reichen nur ca. 10 Sekunden.

Um das Handling unseres Körpers mit chemischer Energie besser zu verstehen, sollten wir uns noch ein wenig mit dem Stoffwechsel beschäftigen.

Glucose stellt hierbei das energiereiche Ausgangsprodukt dar. Durch zahlreiche enzymkatalysierte Vorgänge wird die Glucose in der Glykolyse und im Citratzyklus immer weiter zerlegt, bis zum Abschnitt der oxidativen Phosphorylierung, welche die Hauptquelle des ATP darstellt. Im Endeffekt erhalten wir aus der energiereichen Glucose die energiearmen Produkte Kohlenstoffdioxid und Wasser.
Der Grund, warum die Glucose also nicht schlagartig, sondern schrittweise oxidiert wird, liegt auf der Hand: Würde die Oxidation schlagartig erfolgen, würde viel zu viel Energie auf einmal frei werden, was zum Tod der Zelle führen würde.

Um also unsere gesamte chemische Energie abzugeben, müssten wir sämtliche Atombindungen spalten, wobei wir uns selbst „auflösen“ würden. Ob dies zB. durch ionisierende Strahlung zu bewerkstelligen, oder einfach nur weit hergeholt ist, sei nun dahingestellt. Allerdings wäre dies wohl der einzige Weg, unsere chemische Energie an die Umwelt abzugeben, wobei ein enormer Energiebetrag freigesetzt werden würde.
Durch Inhibitoren bzw. Blocker welche bestimmte Enzyme blockieren wäre es in der Theorie möglich, zB. die ATPasen, die ATP spalten, zu blocken, wobei sich sich ein Überschuss an ATP einstellen würde. Würde dieser Überschuss auf einen Schlag gespalten werden, würde dies vernichtende Energie (Wärme) freisetzen.

Fazit

Offensichtlich haben wir es mit zahlreichen Energieformen zu tun, welche wir wahrscheinlich nur selten direkt wahrnehmen.

Wer sich die Folge 19 der ersten Staffel „Fringe“ angesehen hat, weiß, dass zu Beginn eine scheinbar normale Person sich spontan entzündet und in einer belebten Zone der Stadt explodiert.
Auch wenn wohl unmöglich ist, aus eigener Willenskraft zu explodieren, ist es dennoch interessant zu sehen (bzw. eher gut zu wissen), dass wir es mit vergleichsweise sehr hohen Energiebeträgen zu tun haben. So könnten wir beispielsweise mit dem ungeplanten, spontanen Verlust der potentiellen Energie (halbe Tonne TNT!) unsere Kleinstadt zerstören ;-)

Info

Sämtliche angesprochene Theorien sind zum Teil rein spekulativ und möglicherweise noch nicht mit genügend Belegen begründet. Der Artikel soll jedoch auch keine Energiebilanz des menschlichen Körpers in physikalischer Hinsicht darstellen, sondern in eindrucksvoller Weise die teils sehr hohen Energiebeträge im Alltag, auf physikalische Rechnungen gestützt, zeigen. Sollten Fehler, Fragen oder Anregungen zu besprechen sein, hinterlasst einfach einen Kommentar oder schreibt mir eine Mail.

Quellen

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~ Marcus

 

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