Was Eisen und Magnesium im Körper leisten

Der Energiestoffwechsel: von der Nahrung zur nutzbaren Energie

Jede Zelle gewinnt Energie, indem sie Nährstoffe aus der Nahrung in ATP umwandelt — das Molekül, das als universelle Währung für Energie im Körper dient. Dieser Prozess findet größtenteils in den Mitochondrien statt und hängt von einer Reihe aufeinander abgestimmter Enzymreaktionen ab.

Eisen im Elektronentransport der Mitochondrien

Innerhalb der Atmungskette befinden sich mehrere Proteinkomplexe, die Elektronen schrittweise weiterreichen, bis am Ende ausreichend Energie für die ATP-Synthese zur Verfügung steht. Eisen ist dabei Bestandteil von Hämgruppen und Eisen-Schwefel-Clustern, die als Elektronenträger innerhalb dieser Komplexe fungieren. Ohne funktionsfähige eisenhaltige Cytochrome kommt der Elektronentransport ins Stocken, und die Energiegewinnung der Zelle wird eingeschränkt.

Darüber hinaus ist Eisen an der Aktivität verschiedener Enzyme des Citratzyklus beteiligt, etwa der Aconitase, die einen wichtigen Zwischenschritt bei der Verwertung von Kohlenhydraten und Fetten katalysiert.

Der Referenzwert für die tägliche Eisenzufuhr liegt gemäß EU-Verordnung 1169/2011 bei 14 mg.

Magnesium als Cofaktor im Energiestoffwechsel

Magnesium, ATP und die Enzyme der Glykolyse

Magnesium bildet mit ATP einen Komplex (Mg-ATP), der die eigentliche biologisch aktive Form des Moleküls darstellt. Zahlreiche Schlüsselenzyme der Glykolyse — darunter Hexokinase und Phosphofruktokinase — benötigen dieses Mg-ATP als Substrat, um Glukose schrittweise abzubauen. Auch im Citratzyklus und bei der oxidativen Phosphorylierung ist Magnesium an mehreren enzymatischen Schritten beteiligt.

Ein weiterer Aspekt betrifft die Stabilität von Zellmembranen der Mitochondrien: Magnesium trägt zur strukturellen Ordnung der Membranphospholipide bei, was für einen geregelten Ablauf der Atmungskette von Bedeutung ist.

Der Referenzwert für Magnesium liegt gemäß EU bei 375 mg pro Tag.

Zellteilung: Wie der Körper sich fortlaufend erneuert

Neben der Energiegewinnung ist die Zellteilung einer der grundlegendsten Vorgänge des Körpers. Haut, Darmschleimhaut und Blutzellen etwa werden fortlaufend erneuert, was voraussetzt, dass sich Zellen regelmäßig teilen und dabei ihre komplette DNA fehlerfrei verdoppeln.

DNA-Verdopplung vor der Teilung

Bevor sich eine Zelle teilt, muss ihre gesamte Erbinformation kopiert werden. Dabei kommt der Ribonukleotid-Reduktase eine Schlüsselstellung zu: Dieses Enzym wandelt Ribonukleotide in Desoxyribonukleotide um — die Bausteine der DNA. Eisen ist als Cofaktor dieses Enzyms erforderlich, damit ausreichend Bausteine für die neue DNA-Kopie bereitstehen.

Parallel dazu ist Magnesium an der Aktivität der DNA-Polymerasen beteiligt, die die eigentliche Kopie Strang für Strang erstellen. Magnesium-Ionen stabilisieren zudem die räumliche Struktur der DNA-Doppelhelix während dieses empfindlichen Vorgangs.

Eisen und Magnesium im Alltag

Eine abwechslungsreiche Ernährung liefert in der Regel beide Mineralien, allerdings unterscheidet sich ihre Bioverfügbarkeit je nach Lebensmittel. Eisen aus tierischen Quellen (Häm-Eisen) wird vom Körper effizienter aufgenommen als Eisen aus pflanzlichen Quellen (Nicht-Häm-Eisen). Vitamin C kann die Aufnahme von Nicht-Häm-Eisen begleitend erhöhen, während Tannine aus Kaffee oder Tee sie mindern können.

Magnesium wird hauptsächlich im Dünndarm resorbiert, wobei die Aufnahmerate mit steigender Zufuhrmenge tendenziell sinkt — ein homeostatischer Mechanismus des Körpers. Bei der Verwendung von Nahrungsergänzungsmitteln sollte die angegebene empfohlene Tagesdosis nicht überschritten werden.

Antworten auf wiederkehrende Fragen

Wirkt sich ein Mangel an Eisen auf die Zellteilung aus?

Da Eisen als Cofaktor der Ribonukleotid-Reduktase benötigt wird, kann eine unzureichende Eisenversorgung die Bereitstellung von DNA-Bausteinen beeinträchtigen. Ob und in welchem Ausmaß sich das im Einzelfall auswirkt, ist eine medizinische Fragestellung, die ärztlich abzuklären ist.

Warum spielt Magnesium sowohl beim Energiestoffwechsel als auch bei der Zellteilung eine Rolle?

Magnesium ist an sehr vielen enzymatischen Reaktionen im Körper beteiligt, da es Phosphatgruppen stabilisiert und dadurch zahlreiche Enzyme überhaupt erst funktionsfähig macht. Diese breite Beteiligung erklärt, warum Magnesium in unterschiedlichen Stoffwechselwegen — von der ATP-Bildung bis zur DNA-Verdopplung — auftaucht.

Wie unterscheiden sich Energiestoffwechsel und Zellteilung voneinander?

Der Energiestoffwechsel beschreibt die fortlaufende Umwandlung von Nährstoffen in nutzbare Energie (ATP), während die Zellteilung den periodischen Prozess der Zellvermehrung und Zellerneuerung bezeichnet. Beide Prozesse laufen zwar unabhängig voneinander ab, teilen sich aber gemeinsame Cofaktoren wie Eisen und Magnesium.

Reicht die Ernährung allein aus, um den Bedarf an Eisen und Magnesium zu decken?

Eine ausgewogene und abwechslungsreiche Ernährung kann bei den meisten Menschen beide Mineralien in ausreichender Menge liefern. Individuelle Faktoren wie Ernährungsweise, Lebensphase oder bestehende Erkrankungen können den Bedarf jedoch beeinflussen — hierzu berät am besten ein Arzt oder eine Ärztin.