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Sportbiologie Dr.Alexander Parizek Facharzt für Unfallchirurgie Sportarzt.

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Präsentation zum Thema: "Sportbiologie Dr.Alexander Parizek Facharzt für Unfallchirurgie Sportarzt."—  Präsentation transkript:

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2 Sportbiologie Dr.Alexander Parizek Facharzt für Unfallchirurgie Sportarzt

3 Biologische Grundlagen

4 Allgemeine Begriffsdefinitionen Biologie: Lehre der Lebewesen Zelle: kleinste selbstständige Einheit des Lebens Gewebe: Zusammenschluss von Zellen mit gleichem Aufbau und Funktion Organ: Funktionelle Einheit aus verschiedenen Geweben Gesamtorganismus (Mensch): Komplexes System spezialisierter Zellen

5 Die Zelle

6 Die elementaren Lebensfunktionen Energiegewinnung: –Synthese > Spaltung > Energie (ATP) Glykolyse – Zuckerspaltung – anaerob – 2 ATP Oxidation – Verbrennung – aerob – 38 ATP Energiespeicherung: –KP, Glycogen,Fett Reizantwort: –Elektrischer Impuls, Kontraktion Reizanpassung: –Hypertrophie, Hyperplasie Regeneration: –Zellteilung, Zellvermehrung (ausgenommen Nerven, Knorpel)

7 Biologische Grundlagen des Trainings Anpassung des Organismus auf Reize und Erreichen eines höheren funktionellen Trainingsniveaus Stresstheorie: Systematische Steigerung: Zyklische Trainingsgestaltung: Ganzjährigkeit: Anpassung der Belastung

8 Stressreaktion Alarmreaktion –Atmung, Kreislauf, Energiebereitstellung Anpassung –Energiegleichgewicht (steady state) Ermüdung/Erschöpfung –Energiedefizit, HF- und Laktatanstieg, verminderte LF, Zwangsabbruch Erholung und Kompensation –Auffüllen der Enegiespeicher, Laktatabbau Überkompensation –In der Erholungsphase Aufbau einer erhöhten LF (TRAININGSEFFEKT)

9 Systematische Steigerung Anpassung an Trainingsreiz und Zunahme der LF und des Erholungszustandes nach 4-6 Wochen D.h. nach Ablauf des letzen Überkompensationszyklus Steigerung des Trainingsreizes (WNTZ)

10 Zyklische Trainingsgestaltung Ganzjährigkeit Geplante Belastungs- und Erholungsphasen in Abhängigkeit des Trainingszustandes Mikrozyklus (1 Woche) Mesozyklus (4-6 Wochen) Makrozyklus (Jahresplanung) –Vorbereitungsperiode –Wettkampfperiode –Übergangsperiode Bereits nach 5 trainingsfreien Tagen Abbauvorgänge (Trainingsverlust) !

11 Anpassung der Belastung Intensität –Trainingsbelastung in % der max.LF –Kraft: Gewicht in % des Maximalgewichtes –Ausdauer: VO2 (HF) in % des VO2max.(max HF) Belastungsdauer –Gesamtzeit der wirksamen Belastung Belastungshäufigkeit –Anzahl der Trainingseinheiten pro Woche(mind 2x) Wöchentl. gesamte Trainingsbelastung (WNTZ) –Gesamtsumme der wirksamen Trainingsbelasungen Die Trainingsbelastung muß in einem optimalen Verhältnis zur momentanen individ. LF stehen

12 Organsysteme Sind funktionelle Einheiten, die aus mehreren Organen bestehen Atmungssystem Herz-Kreislaufsystem Verdauungssystem Harn- und Geschlechtsorgane Nervensystem Sinnesorgane Bewegungsapparat

13 Anatomie des Atmungssystem Obere Luftwege: (anfeuchten,erwärmen,reinigen) –Nase und/oder Mund –Kehlkopf –Luftröhre (Trachea) Untere Luftwege: (Gasaustausch) –Bronchialbaum –Lungenbläschen (Alveolen) ca.80 qm

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15 Atemmechanik Einatmung (Inspiration) ist ein aktiver Vorgang wobei der Brustkorb mit Hilfe der Atemmuskulatur erweitert (gehoben) wird. Ausatmung (Expiration) erfolgt passiv, der Brustkorb senkt sich infolge der Schwerkraft, die Lunge zieht sich elastisch zusammen. Brustatmung Bauchatmung

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17 Atemphysiologie Ventilation (Belüftung) –Durch Brustkorberweiterung Ausdehnung der Lunge, Einströmen von Luft (Blasbalgprinzip) –Passives Ausatmen (evtl. aktiv forciert) Diffusion (Gasaustausch) –Sauerstoff/Kohlendioxid –Passiver physikalischer Vorgang –äußere Atmung (Alveolen/Lungengefäße) –innere Atmung (Blut/Zellen) Perfusion (Durchblutung) –Lungenkapillaren

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19 Spirometrie Atemzugsvolumen (Vt): 0,5 l Atemfrequenz (f): Atemminutenvolumen (VE): 8-10 l Vitalkapazität (VK): 3-5 l Residualvolumen (RV): 1-2 l Forciertes Expirationsvolumen (FEV 1): 70% VK Sauerstoffaufnahme (VO2): 300ml Atemgrenzwert: l/min –Während 1 Minute max.ventilierbares Volumen

20 Anpassung des Atmungssystems Kurzfristige Anpassung –Steigerung der AF und des AV = AMV (-10x) –Steigerung der Perfusion Langfristige Anpassung –Organhypertrophie (doppeltes Lungenvolumen) –VK, AMV (Verdoppelung) –Ökonomisierung der Atemarbeit (d.h. mehr Volumen, geringere Frequenz) –Erythrozyten ?

21 Anatomie des Herzens

22 Physiologie des Herzens Zentrales Pumporgan Linkes Herz für Körperkreislauf Rechtes Herz für Lungenkreislauf Vorhöfe sammeln Blut Kammer leistet Pumparbeit Herzschlag in 2 Phasen (< 1sec.) –Diastole (Füllungsphase) –Systole (Auswurfphase) Systole als Pulswelle tastbar RR 120/80 Autonomes Reizleitungssystem

23 Herzphysiologische Begriffe Herzfrequenz (HF) –Schläge/min Schlagvolumen (SV) –Auswurfvolumen der Systole ca. 75 ml Herzminutenvolumen (HMV) –SVxHF d.s.ca. 70.x75ml = 5l/min Blutdruck (RR) –Systolisch/diastolisch 120/80 EKG (Elektrokardiogramm) –Elektrische Ableitung der Herzmuskelaktion

24 Anpassung des Herzens Kurzfristige Anpassung: –Bei Belastung Erhöhung des HMV(4-5fach) HF 2-2,5fach (180) SV 1,5-2fach (150ml) –Blutdruck steigt bis etwa 200/90 Langfristige Anpassung: –Hypertrophie des Herzmuskels und Dilatation –HMV kann bis auf das Doppelte des untrainierten gesteigert werden (Sportlerherz) SV bis 200ml, max.HF bleibt gleich D.h.Ökonomisierung der Herzarbeit Volums- statt frequenzbetont Das Herzkreislaufsystem ist mit der Energieproduktion der leistungslimitierende Faktor der Ausdauer !

25 Anatomie der Blutgefäße Körperkreislauf –Versorgung –linke Kammer –Aorta (Hauptschlagader) –Hals-,Arm-,Becken-, und Beinschlagadern –Arterien –Kapillaren –Venen –obere und untere Hohlvene –rechter Vorhof Lungenkreislauf –Gasaustausch –rechte Kammer –Lungenarterien –Lungenkapillaren –Lungenvenen –linker Vorhof –Lungenarterien enthalten sauerstoffarmes, Lungenvenen sauerstoffreiches Blut

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27 Physiologie der Blutgefäße Hochdrucksystem –Arterielles System –Muskelfasern in den Gefäßwänden ermöglichen Querschnittsveränderungen –Pulse Niederdrucksystem (75% d. Volumens) –Venöses System –Auch hier Querschnittsveränderungen –Umverteilung des Blutvolumens

28 Anpassung des Gefäßsystems Blutumverteilung –Begrenztes Blutvolumen macht Mechanismus notwendig –Luxusversorgung der beanspruchten Organe zu Lasten anderer. Gefäßneubildungen (Kapillarsprossung) –Bildung neure Haargefäße in trainierten Organen bewirkt bessere Sauerstoffversorgung –Gesamtwiederstand der Gefäße nimmt ab

29 Anatomie des Blutes Gesamte Blutmenge etwa 1/13 des Körpergewichtes (5-6 l) 40% Blutzellen (HK) 5 Mio. Rote Blutkörperchen (Erythrozyten) 5000 Weiße Blutkörperchen (Leukozyten) Blutplättchen (Thrombozyten) Rest Plasma

30 Physiologie des Blutes Gastransport (Erythrozyten) Stofftransport Infektionsabwehr (Leukozyten,AK) Blutgerinnung (Thrombozyten, Gerinnungsfaktoren) Pufferung (pH) Wärmeregulation Wasserhaushalt

31 Anpassung des Blutes Kurzfristig –Pufferung v.a. Milchsäure (Laktat) –Abnahme der Viskosität bei Belastung Langfristig –Zunahme der Gesamtblutmenge (Hyperphosie) –Zunahme der Erythrozyten beim Höhentraining (Hypoxietraining) –Hält aber höchsten 2-3 Wochen an

32 Verdauungssystem

33 Physiologie der Verdauung Zerkleinerung und Einspeicheln Verdauungssäfte aus Magen, Leber, Bauchspeicheldrüse, Dünndarm Aufnahme der Nährstoffe durch die Dünndarmzotten Pfortaderkreislauf Speicherung in Leber, Muskeln, Fettzellen Wasserresorption im Dickdarm Ausscheidung über Mast- und Enddarm

34 Ernährung 3 Hauptmahlzeiten, 2 Zwischenmahlzeiten Kohlehydratreiche Kost 4-5 h vor Wettkampf keine großen Mahlzeiten Energiebilanz –1g KH, EW = 4kcal, 1g Fett = 9kcal –GU=KGx24kcal, AU, TU (Gesamtenergiebedarf) –TU = TI(in%) x VO2max. x min x 5 Nährstoffbilanz –55% KH, 30% Fett, 15% Eiweiß (Protein) Flüssigkeitsbilanz(Wasser und Elektrolyte) Vitaminbilanz

35 Harnsystem

36 Physiologie des Harnsystems Ausscheidung –Nieren filtrieren aus dem Blut Wasser, Schadstoffe, Schlackenstoffe, Medikamente (Dopingkontrolle) –1-1,5 l Harn werden in der Blase gesammelt Regulation –Wasserhaushalt –Mineralstoffhaushalt

37 Männliche Geschlechtsorgane

38 Weibliche Geschlechtsorgane

39 Physiologie der Geschlechtsorgane Reifung in der Pubertät Hormone: Testosteron bzw. Östrogen Menstruationszyklus –Beginn in der Pubertät –Normalerweise 28 Tage –Unregelmäßigkeiten im Leistungssport –Schwankungen der LF –Höhere LF in der 1. Hälfte des Zyklus –Regelverschiebungen möglich

40 Anatomie des Nervensystems Zentrales NS (ZNS) –Gehirn und Rückenmark (Zellkörper) –Schaltzentrale Peripheres NS (PNS) –Verbindung mit Organen (Zellfortsätze) Sensomotorisches NS –Kontakt zur Umwelt (Information/Reaktion) Vegetatives NS –Koordiniert Organfunktion (unwillkürlich) –Sympatikus (Lebens- oder Leistungsnerv) –Parasympatikus(Vagus) Schonnerv


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