Energiebereitstellung Sebastian Heider, MSc.

Stoffwechsel Steht für die Aufnahme, den Transport und die chemische Umwandlung von Stoffen sowie die Abgabe von Stoffwechselendprodukten an die Umgebung!

Stoffwechsel Aufgaben: Erhalt der Körpersubstanz Energiegewinnung Aufrechterhaltung der Körperfunktionen

Welcher Treibstoff lässt mich Laufen? Sportliche/Körperliche Aktivität ist das Ergebnis aus Muskelkontraktionen  diese benötigen Energie wie ein Auto Körper funktioniert ähnlich wie ein Verbrennungsmotor!!!

Welche Energiespeicher haben Wir? Welche Energiereserven haben wir für körperliche Aktivitäten Wie lange werden sie wofür benötigt Was geschieht, wenn ein „Energiepool“ entleert ist Was ist das Entscheidende für die Energiebereitstellung

Welcher Treibstoff lässt mich Laufen? Adenosintriphosphat Kreatinphosphat Kohlehydrate Fett Unterschied ist Speichergröße & Flussrate

Energiebereitstellung = Mobilisieren von Energie zur Ausführung von Muskelarbeit  Gewinnung von ATP (Adenosin-Triphosphat) Grundbaustein für jede menschliche Bewegung einzige Energieform, die von der Zelle genutzt werden kann

Muskelkontraktion •ATP wird beim Kontraktionsvorgang in ADP und Pi gespalten, dabei wird Energie frei •Vorrat an ATP in der Muskelzelle reicht nur für 1 bis 2 Sec jede Muskelzelle muss ATP resynthetisieren •ATP kann nur durch Energiezufuhr synthetisiert werden

Energiebereitstellung

Energieliefernde Prozesse ATP-Resynthese Spaltung energiereicher Phosphate (KP, ATP) anaerob-alaktazide Energiegewinnung (Sofortreserve) Dauer: 4-6 sec (bis 10 sec) Enzym: Creatin-Phosphokinase (CPK) Energie aus Kohlenhydraten anaerob-laktazide Energiegewinnung (Glykolyse) Dauer: bis 60 sec Enzym: Phosphofructokinase (PFK) aerob-alaktazide Energiegewinnung Dauer: bis 90 min Enzym: Citratsynthetase (CS)

Energieliefernde Prozesse ATP-Resynthese Energie aus Fetten  aerob-alaktazide Energiegewinnung  Dauer: unendlich  Enzym: Cholesterin-Alkyl-transferase (CAT) ( Energie aus Proteinen) nur in Notsituationen (Krankheiten, Hunger, Ü̈bertraining)

Kohlenhydrate und Fette werden parallel zur Energiebereitstellung genutzt. Das Verhältnis ist von mehreren Faktoren abhängig: Intensität der Belastung Dauer der Belastung Trainingszustand Ernährung Umweltbedingungen Energieverbrauch steigt linear mit Belastung!

Laktat Salz der Milchsäure Entsteht bei Verbrennung von Kohlenhydraten – Zitronensäurezyklus Endprodukt bei anaeroben Belastungen Abbau während u. nach Belastung (Muskeln, Leber, Niere, Herz) Ruhelaktat 0,5-1,5 mmol/l

Fettstoffwechsel „unendliche“ Energiereserve Belastung unter der aeroben Schwelle Verstoffwechslung Intramuskulärer Triglyzeride und Plasmafettsäuren „Grundlage“

Kohlehydrat-Stoffwechsel Aerob vs Anaerob  Entstehung Laktat = Stoffwechselzwischenprodukt des Kohlenhydratabbaus in der Muskulatur zur Energiebereitstellung Energieträger: Glukose aus dem Blut  Glykogen als Speicherform in Muskulatur und Leber Aerob: Zwischen aerober und anaerober Schwelle Mittlere Intensität ca. 2-4mmol Energiereserve ca. 30-90 Min

Kohlehydrat-Stoffwechsel Aerob vs Anaerob Anaerob: > anaerober Schwelle Hohe Intensität ca. > 4mmol Energiereserve bis ca. 30 Min

Energieflussrate http://www.lehrer.uni- karlsruhe.de/~za343/osa/material/download/Neigungsfach/Trainingsleh re%2005%20-%20Energiebereitstellung.pdf

Energieflussrate

3 Phasen Modell Energiebereitstellung

Phase 1 In der ersten Phase steigen die Sauerstoffaufnahme, die Herzfrequenz sowie die Atmung linear an. Die muskuläre Laktatproduktion wird innerhalb der Zelle verstoffwechselt. Das entstehende Laktat wird über einen intrazellulären Shuttle in die Mitochondrien, oder mittels Cell to Cell Shuttle in Zellen mit höherer oxidativer Kapazität verschoben. Im Blut gibt es keinen messbaren Anstieg, da die Elimination die Produktion übersteigt.

Phase 2 Innerhalb des Muskels wird zunehmend mehr Laktat produziert als der Muskel selbst verstoffwechseln kann. Laktat gelangt in das Blut und ist dort auch messbar. Allerdings ist die oxidative Kapazität ausreichend um das anfallende Laktat zu verstoffwechseln. Im Blut stellt sich mit Fortdauer ein Gleichgewicht (Steady-State) ein.

Phase 3 Die muskuläre Laktatproduktion übersteigt die systemische Eliminationsrate. Somit steigt die Blutlaktatkonzentration exponentiell an. Die Belastung kann nach einer gewissen Dauer nicht mehr aufrechterhalten werden. Der Sportler erreicht hierbei auch seine maximale Sauerstoffaufnahme (VO2max).

Energiestoffwechsel

Physiologische Anpassungen Anpassungen des Herzens Erweiterung der Herzkammern  Füllmenge Herz-Hypertrophie  Durchblutung Erweiterung Herzkranzgefäße  Durchblutung Schlagvolumen (Auswurf bei einem Herzschlag) steigt an Herzminutenvolumen bei Sportlern doppelt so hoch wie bei „Normalos“ HMV = SV *HF(Min)

Physiologische Anpassungen Wie merke ich diese Anpassungen? Anpassung der Ruhe-Herzfrequenz Anpassung der Belastungsherzfrequenz Anpassung des Blutdruckverhaltens Anpassung der Herzratenvariabilität

Physiologische Anpassungen Beeinflussung HF Flüssigkeitshaushalt Temperatur Luftfeuchtigkeit Gesundheitszustand, Medikamente Höhe Nahrung Bei gleichmäßigen Belastungen bietet die Herzfrequenz einen Vorteil, da sie auch die äußeren Bedingungen miteinbezieht

Physiologische Anpassungen Anpassungen der Muskulatur Verbesserte Muskuläre Durchblutung Kapillarneubildung (Energiemangel) Anstieg Mitochondrien und erhöhte Größe (Marathonläufer 2-3fach erhöhte Mitochondrienanzahl) Anpassung des Transportsystems Blutvolumen steigt Anstieg Pufferkapazität

Let´s GO !!!