2008, bei den 29. Olympischen Spielen in Peking, hob die chinesische Athletin Liu Chunhong im Reissen ein Gewicht von 158 Kilogramm und stellte damit einen neuen Weltrekord auf. Das entspricht etwa dem Gewicht eines durchschnittlich schweren Mannes in einer Hand. Warum haben menschliche Muskeln eine so große Kraft? Genauso wie ein Elektromotor Strom benötigt, um sich zu drehen, und dieser Strom hauptsächlich in Kraftwerken durch die Verbrennung von Kohle oder Öl erzeugt wird, benötigen menschliche Muskeln für ihre Kraft auch ein „energiereiches Molekül“ namens ATP. Die „Brennstoff“ für die ATP-Produktion in Zellen ist hauptsächlich Glukose. Tiere gewinnen Glukose hauptsächlich aus Stärke (einem Polymere von Glukose) in ihrer Nahrung.
Sie fragen sich vielleicht, warum nicht Fett als Haupt „Brennstoff“ verwendet wird, da es 49 Kilojoule pro Gramm enthält, während Glukose nur 17 Kilojoule pro Gramm enthält. Der Grund liegt darin, dass das Leben auf der Erde im Wasser entstanden ist, weshalb alle Lebewesen Wasser als Medium für chemische Reaktionen verwenden. Fett enthält zwar viel Energie, ist aber in Wasser nur schwer löslich und wird daher nur bei nicht allzu intensiven Muskelaktivitäten verwendet.
Im Gegensatz dazu ist Glukose sehr wasserlöslich und muss nicht erst in Energie umgewandelt werden, um in die Zellen zu gelangen. Seit den einzelligen Organismen ist Glukose der Haupt „Brennstoff“ für die Energiegewinnung und hat eine hocheffiziente chemische Reaktionskette zur Oxidation von Glukose entwickelt. Durch diese „Kette“ wird Glukose zu Wasser und Kohlendioxid oxidiert, und die freigesetzte Energie wird zur Synthese von ATP verwendet. Die Effizienz ist sehr hoch: 1 Molekül Glukose kann 32 Moleküle ATP produzieren, womit die Energieumwandlungseffizienz mit der eines Automotors vergleichbar ist. Der menschliche Körper hat diese „Reaktionskette“ ebenfalls „geerbt“, und sie findet in einem Zellorganell namens „Mitochondrien“ statt, weshalb die Mitochondrien als „Kraftwerke“ der Zellen bezeichnet werden.
Allerdings ist diese Versorgungsmechanismus nicht ausreichend. In Notfällen, wenn Muskeln über einen längeren Zeitraum hinweg intensiv arbeiten müssen, kann der Blutzucker möglicherweise nicht ausreichend bereitgestellt werden. Manche mögen sagen: Wenn wir nur die Blutzuckerkonzentration erhöhen, würde die Versorgung der Zellen nicht besser sein? Aber Glukose hat neben ihren „süßen“ Vorteilen auch eine „schlechte Angewohnheit“: Sie bindet sich an die Aminogruppe (-NH2) von Proteinmolekülen und stört deren normale Funktion. Ein zu hoher Blutzucker führt zu einer Reihe von negativen Folgen, und Diabetes ist eine davon. Daher muss die Blutzuckerkonzentration auf etwa 5 Millimol pro Liter (ca. 90 mg Glukose pro Liter) kontrolliert werden. Obwohl die Blutzuckerkonzentration nicht erhöht werden kann, ist der menschliche Körper jedoch sehr „schlau“ und verfügt über mehrere „Reserveoptionen“.
Erstens erhöht er den Blutfluss in den Muskeln. Bei intensiver körperlicher Aktivität kann der Blutfluss durch die Muskeln um mehr als das 20-fache erhöht werden. Obwohl die Blutzuckerkonzentration nicht erhöht wird, kann der „Besuch“ von großen Mengen Blut mehr Glukose bereitstellen und gleichzeitig die Sauerstoffversorgung der Muskeln verbessern, sodass die Glukose vollständig „verbrannt“ werden kann.
Zweitens wandelt der Körper Glukose in Glykogen um und speichert sie als Reserve in Muskel- und Leberzellen. Im Notfall kann Leberglykogen wieder in Glukose umgewandelt und in das Blut gelangen, um die Muskelzellen zu versorgen. Die Muskelzellen sind jedoch nicht so „selbstlos“ wie die Leberzellen. Sie nehmen Glukose nur auf und verwenden sie selbst. Wenn in Notfällen mehr Muskelglykogen benötigt wird, wird dieses durch den „Glykolyse“-Schritt in einige ATP umgewandelt, während gleichzeitig Laktat gebildet wird. Daher fühlen sich die Muskeln nach intensiver körperlicher Aktivität müde an.Dies liegt daran, dass sich Milchsäure in den Muskeln ansammelt.
Drittens wird ATP in Phosphokreatin umgewandelt, was vergleichbar ist mit der Umwandlung von chinesischen Yuan in „Fremdwährung“, um sie für später aufzubewahren. Wenn die Muskelzellen diese „Reserven“ haben, treten normalerweise keine Energiemangelprobleme auf.