ATP Energiestoffwechsel Für die biomechanische Arbeit (Bewegungen) benötigt der Körper chemische Energie. ATP Adenosintriphosphat (ATP) → ist die einzige Energiequelle! Alle anderen Energieträger können nicht direkt verwendet werden, sondern dienen der Wiederauffüllung der ATP-Speicher.

Energiestoffwechsel ATP → ADP + P + Energie ATP ist sehr reaktionsfreudig und gibt bei der Spaltung in Adenosindiphosphat (ADP) einen Phosphorrest (P) und Energie frei. ATP → ADP + P + Energie ATP wird aus Fetten, Kohlenhydraten und Eiweißen der Nahrung bzw. deren jeweiliger Depotform (Körperfett, Glykogen, Körpersubstanz) hergestellt.

Energiestoffwechsel

Energiestoffwechsel – Arten der Energiegewinnung Nach der Sauerstoffnachfrage (aerob bzw. anaerob) Nach dem Auftreten des Abfallproduktes Laktat (laktazid bzw. alaktazid) Zugrunde liegenden Energieträgern (Phosphat, Glucose, Fette oder Eiweiß)

Energiestoffwechsel – Arten der Energiegewinnung Alle Arten der Energiebereitstellung kommen grundsätzlich gleichzeitig vor, allerdings verschiebt sich der prozentuale Anteil

Anaerobe Energiebereitstellung Anaerobe Energiebereitstellung bedeutet, dass ohne Sauerstoff (anaerob) Energie gewonnen wird. Anaerob-alaktazide Energiebereitstellung Anaerobe-laktazide Energiebereitstellung Ohne O2 und ohne Laktat Ohne O2 und mit Laktat

Die anaerob-alaktazide Phase der Energiebereitstellung – Phase 1 Zunächst zerfällt das in den Mitochondrien vorhandene ATP. Das ATP zerfällt  bei der Muskelkontraktion in das Adenosindiphosphat (ADP) und einen Phosphatrest P. Dauer: ca. 2 Sekunden Der ATP-Vorrat im Muskel liegt bei ca. 5 mmol/kg Muskelfeuchtmasse. Schätzungsweise lassen sich damit etwa 3-4 maximale Muskelkontraktionen durchführen, was einer Arbeitsdauer von 1-2 s bei starker körperlicher Arbeit entspricht.

Die anaerob-alaktazide Phase der Energiebereitstellung – Phase 1

Die anaerob-alaktazide Phase der Energiebereitstellung – Phase 2 Schnellstmöglicher Nachschub → Kreatinphosphat (KP) KP + ADP → Kreatin + ATP (Lohmann-Reaktion) Weitere Möglichkeit (minimal) = Myokinase-Reaktion Durch Einwirkung des Enzyms Myokinase kommt es zur Freigabe von Ammoniak. 2 ADP → ATP + AMP (Adenosinmonophosphat) AMP + H2O → 6 NH3 + IMP (Inosinmonophosphat) Kennzeichen sehr starker Belastung oder bei Mangel an Kohlenhydratvorräten (Glykogen)

Die anaerob-alaktazide Phase der Energiebereitstellung – Phase 2 Die KP-Aktivität erreicht nach ca. 10 Sekunden ihren Höhepunkt → 90% der ATP-Produktion. Sportarten: technische Disziplinen der LA, Volleyball und Basketball → kurze höchstintensive Phasen bei Sprüngen oder Kurzsprints

Die anaerob-laktazide Phase der Energiebereitstellung Abb. Energiebereitstellung anaerob. Quelle http://marathon.pitsch-aktiv.de/bilder/laktat/bild2.jpg (Zugriff: 22.10.2015).

Die anaerob-laktazide Phase der Energiebereitstellung Zu Beginn einer Belastung muss der Körper erst einmal „Sauerstoff beschaffen“. Herz-Kreislauf-System und Atmung in Gang bringen Gewisse Trägheit Zu Beginn jeder sportlichen Tätigkeit steht Sauerstoff nur unzureichend zur Verfügung Anaerobe Energiebereitstellung bis oxidative System voll arbeiten kann. Belastung zu hoch Abbruch Belastungsminderung

Die anaerob-laktazide Phase der Energiebereitstellung 1 Glucose + 2 P + ADP → 2 Milchsäure (Laktat) + 2 ATP Bei erschöpfenden Anstrengungen mit einer Belastungsdauer von etwa einer Minute wird der anaerob-laktazide Stoffwechsel ausgereizt. Höhepunkt nach ca. 45 Sekunden von maximal rund 70% an der Gesamtenergie-produktion

Die anaerob-laktazide Phase der Energiebereitstellung Spitzensportler haben Laktatkonzentrationen von bis zu 25 mmol/l im Blut, Untrainierte 7-8 mmol/l. Paradedisziplin Taktische Positionskämpfe bei längeren Läufen oder den Endspurt.

Die anaerob-laktazide Phase der Energiebereitstellung Die anaerob-laktazide Energiebereitstellung ist ein gutes Maß zur Beurteilung der Intensität einer Ausdauerleistung. Das Laktat übersäuert das leicht alkalische Blutmilieu des Körpers. Subjektiv fühlt man Schmerz und Erschöpfung, objektiv wird die Energiegewinnung aus Glucose zunehmend behindert. Bei einem Blut-pH-Wert von 6,80 (Normalwert 7,40) stellen die anaeroben Enzyme bei einem Spitzensportler die Arbeit ein. Bei Untrainierten deutlich früher.

Die anaerob-laktazide Phase der Energiebereitstellung - Sauerstoffmehraufnahme Die zu Beginn der Belastung eingegangene Sauerstoffschuld ist der Grund dafür, dass die Herz- und Atemfrequenz nach Arbeitsende noch über den Ruhebedarf hinaus erhöht bleiben. Man spricht hier von Sauerstoffmehraufnahme nach Belastungsende. Sauerstoff-Steady-State = Gleichgewicht zw. Sauerstoff-aufnahme und –verbrauch.

Die anaerob-laktazide Phase der Energiebereitstellung - Sauerstoffmehraufnahme Rephospholierung von Kreatin zu KP Schnelle Phase der Sauerstoff-mehrauf-ahme Wiederauffüllen der Saustoffspeicher im Blut und Muskel Wiederaufbau des Laktats zu Glukose v.a. in der Leber Abdeckung der notwendigen Energie für die noch vermehrte Herz- und Atemtätigkeit Langsame Phase der Sauerstoff-mehrauf-nahme

Die anaerob-laktazide Phase der Energiebereitstellung - Erholungsphase Eintretende Übersäuerung (Azidose) nor-malisiert sich bei aktiver Pause innerhalb von 20-30 Minuten, bis 60 Minuten bei passiver Pause Abb.: Laktateliminierung in Abhängigkeit von aktiver und passiver Erholungsphase Das sehr leicht aus dem Muskel diffundierende Laktat wir durch die Leber, den Herzmuskel, den Nieren und der nicht arbeitenden Skelettmuskulatur selbst verstoffwechselt.

Energiebereitstellung - aerob Abb. Energiebereitstellung aerob. Quelle http://marathon.pitsch-aktiv.de/bilder/laktat/bild2.jpg (Zugriff: 22.10.2015).

Aerobe Energiegewinnung durch Kohlenhydrate 1 Glucose + 38 P + 38 ADP + 6 O2 → 44 H2O + 6 CO2 + 38 ATP Aerobe Energiebereitstellung ist viel effektiver und sparsamer Glykogenspeicher (ca. 1-2 Stunden): Muskulatur und Leber

Aerobe Energiegewinnung durch Fette Fette liefern zwar viel Energie, jedoch benötigen sie auch viel Sauerstoff. Die Glucoseverbrennung ist deshalb für den Sport die effektivste Variante!

Energiebereitstellung Hohe Flussrate KP + ADP → Kreatin + ATP (Lohmann-Reaktion) 2 ADP → ATP + AMP (Adenosinmonophosphat) Reaktionsketten werden immer länger und dau-ern somit länger! 1 Glucose + 2 P + ADP → 2 Milchsäure (Laktat) + 2 ATP 1 Glucose + 38 P + 38 ADP + 6 O2 → 44 H2O + 6 CO2 + 38 ATP 1 Plamitinsäure + 23 O2 + ……. → 16 H2O + 16 CO2 + 129 ATP 1 Laurinsäure + 17 O2 + ……. → 12 H2O + 12 CO2 + 95 ATP Niedrige Flussrate Ist eine hohe Flussrate aufgrund höherer Intensitäten nötig, dann kann die aerobe Energiebereitstellung nur eingeschränkt oder gar nicht genutzt werden.

Energiebereitstellung – Beispiel 200m Lauf

Energiebereitstellung – Beispiel 400m Lauf

Energiebereitstellung – Beispiel 800m Lauf

Energiebereitstellung – Beispiel 1500m Lauf

Energiebereitstellung