ATP Energiestoffwechsel

Präsentation zum Thema: "ATP Energiestoffwechsel"—  Präsentation transkript:

1 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.

2 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.

3 Energiestoffwechsel

4 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)

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

6 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

7 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.

8 Die anaerob-alaktazide Phase der Energiebereitstellung – Phase 1

9 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)

10 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

11 Die anaerob-laktazide Phase der Energiebereitstellung
Abb. Energiebereitstellung anaerob. Quelle (Zugriff: ).

12 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

13 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

14 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.

15 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.

16 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.

17 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

18 Die anaerob-laktazide Phase der Energiebereitstellung - Erholungsphase
Eintretende Übersäuerung (Azidose) nor-malisiert sich bei aktiver Pause innerhalb von 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.

19 Energiebereitstellung - aerob
Abb. Energiebereitstellung aerob. Quelle (Zugriff: ).

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

21 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!

22 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 CO ATP 1 Plamitinsäure + 23 O2 + ……. → 16 H2O + 16 CO ATP 1 Laurinsäure + 17 O2 + ……. → 12 H2O + 12 CO ATP Niedrige Flussrate Ist eine hohe Flussrate aufgrund höherer Intensitäten nötig, dann kann die aerobe Energiebereitstellung nur eingeschränkt oder gar nicht genutzt werden.

23 Energiebereitstellung – Beispiel 200m Lauf

24 Energiebereitstellung – Beispiel 400m Lauf

25 Energiebereitstellung – Beispiel 800m Lauf

26 Energiebereitstellung – Beispiel 1500m Lauf

27 Energiebereitstellung