Trainingsphysiologie Flashcards
Physiologischer Kontrolmechanismus während dynamischer Übungen
Zentrales Nervensystem
- > zentraler Antrieb
- der Muskeln, des Cardiovaskulären Systems, der Respiration, des Metabolismus, der Neuroendocrine
Afferentes Feedback an das zentrale Nervensystem (z.B. MAP, Blutglucose, PO2, PCO2, Temperatur)
Metabolischer Bedarf
Zentrales Nervensystem
- Regulation der physiologischen Reaktion auf Bewegung durch somatische und autonome Systeme. Der zerebrale Blutfluss und die Sauerstoffversorgung bleiben gut erhalten.
Metabolismus
- Erhöhter Glukoseausstoß durch die Leber, hauptsächlich durch Glykogenolyse, auch durch Glukoneogenese
- Fettgewebelipolyse und FFA Mobilisierung
Haut
- Erhöhte Schweißrate
- Haupteffekt auf Flüssigkeits Homeostase, kardiovaskuläre Funktionen, Temp. Regulation und Metabolismus
Sauerstofftransport
- Erhöhte =2-Aufnahme im ganzen Körper
- Erhöhte Herzrate und Herzzeitvolumen
- Erhöhte Ventilation und PO2 und Hämoglobin Sättigung in Arterien
Skelettmuskel
- Erhöhter ATP-Umsatz
- Erhöhte Glykogenolyse, Glukoseaufnahme, Lipolyse, FFA Aufnahme
- Erhöhte O2 Nutzung, CO2 und Hitzeproduktion
- Erhöhter Blutfluss, Kapillaren Reabsorbtion
Freisetzung von biologisch aktiven Molekülen (Myokine) mit autokrinen, parakrinen und endokrinen Effekten
Was ist Muskelkraft?
Durch Muskelarbeit wird Bewegungsenergie (kinetische Energie) erzeugt
Welche Muskelkontraktionsformen gibt es ?
Isometrische: Keine Muskelverkürzung, Muskelspannung ändert sich
Isotonisch: Muskellänge verändert sich, Muskelspannung bleibt gleich
Auxotonisch: Mischform aus isometrischer und isotonischer Kontraktion
Energie ATP
Jede biologische Leistung braucht Energie in Form von ATP
ATP ADP +Pi
ATP entsteht hauptsächlich bei Oxidation (Entzug der Elektronen) biologischer Moleküle z.B. Kohlenhydrate
Muskelkontraktion wird über ATP gespeist
ATP wird laufend regeneriert
Elektromechanische Kopplung
Siehe Folie 22
Muskelkontraktion in Abhängigkeit von der Länge des Sakromers
- Die maximale Kraft zw. 2-2,2 μm (optimale Länge des Sarkomers) = maximale Kontraktionskraft
- Über 2,2 μm die Kraft sinkt mit abnehmender Überlappung zw. Myosin und Aktin
- Unter 2 μm Kraft sinkt mit der Doppelüberlapppng der Myosinfilamente mit Aktinfilamenten beider
Sarkomerhälften
Siehe Folie 24
Stoffwechselprozesse zur Energiebereitstellung
Energiebereitstellung:
- Anaerob
-> Alaktazid: Phosphat
Metabolismus
-> Laktazid: Anaerobe
Glykolyse
- Aerob
-> Glykolytisch: Aerobe
Glykolyse
-> Lipolytisch: Aerobe
Lipolyse
Quellen der Energiegewinnung
Phosphate: Nach wenigen Sekunden bis zu 370 kJ/min. Ende nach c.a. 1 min
Glykolyse: Nach unter einer Minute bis c.a. 130 kJ/min. Ende nach c.a. 10 min
Glykogenabbau: Nach c.a. 10 Minuten bis zu 125 kJ/min.
Fettsäureabbau: Nach c.a. 100 min
Siehe Folie 26
Die anaerobe Energiebereitstellung ….. bei …….. Belastungsdauer.
Die aerobe Energiebereitstellung……. bei ……. Belastungsdauer
Die anaerobe Energiebereitstellung SINKT bei ZUNEHMENDER Belastungsdauer.
Die aerobe Energiebereitstellung. STEIGT bei ZUNEHMENDER Belastungsdauer
Siehe Folie 27
Körperliche Leistungen basieren auf Muskelkontraktionen
Aufgrund der geringen muskulären ATP Konzentration (5µmol\g Muskel) muss laufend ATP resynthetisiert werden
Glucose ->(Glykolyse)-> Pyruvat
(A)-> Lactat
(B)-> CO2 + H2O (Mitochondrium) -> ATP
Glukose -> (Glykolyse) -> ATP
Siehe Folie 28
ATP Regenerierung
- Spaltung von Kreatinphosphat Für rasche Überbrückung (kurzzeitige Höchstleistung)
- Anaerobe Glycolyse (schwere Arbeit)
- Aerobe Oxidation von Glucose und Fettsäuren (Dauerleistung)
Wie viele Stoffwechselprozesse stehen der Muskelzelle zur ATP Resynthese zur Verfügung ?
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Schnelle Energiegewinnung Myokinase (Adenylat-Kinase)
Die Adenylatkinase ist ein vor allem in der Skelettmuskulatur nachweisbares Enzym. Sie katalysiert die Übertragung einer Phosphatgruppe von ATP auf AMP.
2 ADP 1 AMP + 1 ATP
Wie wird bei maximaler Kurzzeitbelastung ATP resynthetisiert?
Durch Hydrolyse von Kreatinphosphat.
Kreatininphosphat kommt im Muskel in etwa sechsfach höherer Konzentration als ATP vor.
(Kreatinkinase) Kreatinphosphat -> Kreatin + Pi + Energie + ADP -> ATP
Welches Enzym spielt in der Diagnostik von Herzinfarkten eine wichtige Rolle?
Kreatinkinase: Werden Muskelzellen geschädigt, etwa durch einen Herzinfarkt oder Sturz, findet sich vermehrt Creatinkinase im Blut.
Welcher anaerobe Mechanismus regeneriert den ATP-Gehalt?
Anaerobe Glycolyse:
Reguliert durch Energiemangelanzeichen (z.B. AMP)
Wann spielt die aerobe Glykolyse eine Rolle bei der Energie- (ATP) Gewinnung? Wie viel mol ATP liefert ein Glucosemolekül?
Aerobe Glykolyse:
Bei lang andauernder Belastung liefert 32 mol ATP für 1mol Glucosemolekül
Wie lautet die vereinfachte Formel der Glykolyse?
Die Energie wird nach folgender vereinfachten Formel gewonnen:
Traubenzucker + Sauerstoff → Wasser + Kohlendioxid + Energie
Wo finden die Teilprozesse oxidative Decarboxylierung, Citratzyklus und Atmungskette der aeroben Glykolyse im Gegensatz zu den Stoffwechselwegen der anaeroben Glykolyse statt?
Die Teilprozesse oxidative Decarboxylierung, Citratzyklus und Atmungskette finden im Gegensatz zu den anaeroben Stoffwechselwegen nicht im Sarkoplasma statt, sondern in den Mitochondrien statt
Zusammenfassung der aeroben Energiegewinnung
Siehe Folien: 40-46
Wodurch wird die AMPK (AMP-Kinase) aktiviert ?
Durch Bindung von AMP wird die AMPK aktiviert. Hat das Enzym ATP gebunden liegt es deaktiviert vor.
Was wird durch die AMPK während des Trainings reguliert?
Die Glucose- und Fettaufnahme
- > Verstärkte Aktivität von GLUT-4-Transportern zur verbesserten Aufnahme von Glukose in die Zelle
- > Erhöhter Transport von Fettsäuren in die Mitochondrien über CD36
Siehe Folie 48 und https://www.peak.ag/de/classic/peak-blog/ampk-bewahre-uns-vor-energiemangel-teil-2
Metabolisch bedingte Ermüdung
Werden 60-65% der maximalen Leistungsfähigkeit überschritten, steigt die LaktatPlasmakonzentration steil an.
Hydrogencarbonat hilft dabei dem Muskel, indem es für einen optimalen Transport an sauer wirkenden Stoffwechselprodukten sorgt. EIne Anhäufung von Laktat im Muskel kann hierdurch verzögert werden oder sogar verhindert werden.
Was ist Muskelkater und was ist die Ursache dafür?
- Muskelschmerzen nach ungewohnten Muskelbelastungen
* Ursache Mikroläsionen im Bereich der Z-Scheiben
Was ist Ausdauerleistung und wie wird sie geprüft?
- Eine körperliche Leistung, die mindestens 20 min lang durchgeführt werden kann
- Mit Stufentest (gesteigerte Belastung) wird Leistungsfähigkeit untersucht
Was ist der Lactat-Steady-state?
Laktat-steady-state Maximale Leistung (Belastungsintensität) bei welcher gerade noch ein Laktat – steady – state auftritt. Die höchste Leistung, bei welcher die Blutlaktatkonzentration in einem Ausdauertest während der 10-30 min um höchstens 1-2mmol/l schwankt
Welche Parameter liefern eine Information über Ausdauerleistung?
• Ventilation, O2 Verbrauch, Herzfrequenz, Blutlaktatkonzentration auf verschiedenen Leistungsstufen
Energiebereitstellung
- Anaerobe Energiebereitstellung kostet Glykogenverbrauch und führt zu einer Muskelübersäuerung
- Glykogenreserven sind kleiner als Fetterserven
- Deshalb von Vorteil Energie von Fettreserven zu gewinnen
- Lange andauernde körperliche Aktivitäten sind mit aerober Energiebereitstellung möglich
Arbeitsbeginn und Arbeitsende: • Was ist der steady-state? • Was beeinflusst höhe des O2-Defizits? • Wie unterscheidet sich eine trainierte Person? • Was ist O2-Schuld?
- Steady state: Gleichgewichtszustand zwischen O2 Bedarf und O2 Verbrauch
- Trainingszustand, Alter und erbrachte Leistung beeinflussen die Höhe des O2 Defizits
- Eine trainierte Person hat größeres Herzschlagvolumen, bessere Kapillarisierung der Muskulatur und mehr Mitochondrien.
- O2 Schuld: Während der Erholung nach Beendigung der Arbeit bis zum Erreichen der Ausgangswerte aufgenommene O2 Menge
Arbeitsbeginn und Arbeitsende:
• Welche Anteile liefern ATP für den Arbeitsbeginn?
• Welche Gründe gibt es für O2 Schuld > O2 Defizit?
• Folgende Anteile liefern ATP für Arbeitsbeginn:
- Hydrolyse von Kreatinphosphat
- Anaerobe Glykolyse (Bildung von Milchsäure)
- O2 Reserven des Myoglobins
- O2 Reserven des Hämoglobins
- O2 Reserven der Alveolarluft
• Gründe für O2 Schuld > O2 Defizit:
- Resynthese von Kreatinphosphat
- Glucosebildung aus Laktat
- Oxidation von Laktat im Zitratcyklus
- Auffüllung der O2 Speicher
- vermehrte Atmungs- und Herztätigkeit
Was ist Training?
• Wiederholtes Tranieren führt zu Leistungssteigerungen
• Beim Ausdauertraining wird die anaerobe Schwelle und Ausdauerkapazität verbessert
• Durch Krafttraining: Zunahme der Aktin- und der Mysoinfilamente -> Querschnittsvergrößerung
• Muskelkontraktion: Aktionspotential erhöht die Ca++ Konzentration
• Vergrößerung des Herzkammervolumens und der Herzmuskeldicke
• Ausbildung neuer Herzkranzgefäße
• Pro Herzschlag wird eine größere Menge an Blut ausgestossen
-> deshalb größerer
O2 Transport
