Dr.Alexander Parizek Facharzt für Unfallchirurgie Sportarzt

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1 Dr.Alexander Parizek Facharzt für Unfallchirurgie Sportarzt
Sportbiologie Dr.Alexander Parizek Facharzt für Unfallchirurgie Sportarzt

2 Biologische Grundlagen

3 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

4 Die Zelle

5 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)

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

7 Stressreaktion Alarmreaktion Anpassung Ermüdung/Erschöpfung
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)

8 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)

9 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) !

10 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

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

12 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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14 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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16 Atemphysiologie Ventilation (Belüftung) Diffusion (Gasaustausch)
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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18 Spirometrie Atemzugsvolumen (Vt): 0,5 l Atemfrequenz (f): 12-18
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

19 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 ?

20 Anatomie des Herzens

21 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

22 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

23 Anpassung des Herzens Kurzfristige Anpassung: Langfristige 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 !

24 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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26 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

27 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

28 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

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

30 Anpassung des Blutes Kurzfristig Langfristig
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

31 Verdauungssystem

32 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

33 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

34 Harnsystem

35 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

36 Männliche Geschlechtsorgane

37 Weibliche Geschlechtsorgane

38 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

39 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