Physiologie – Energie, Ernährung und Sport

Physiologie – Energie, Ernährung und Sport
Inhalt:
1.
Energieumsatz
1.1 Physikalische und physiologische Vorbetrachtung
1.1.1 Energie, Arbeit und Wirkungsgrad
1.1.2 Wirkungsgrad bei der Muskelarbeit
1.1.3 Energiebereitstellung im Körper
1.1.4 Der Brennwert der Hauptnährstoffe
1.2 Messung des Energieumsatzes
1.2.1 Vorbetrachtung - Begriffe
1.2.2 Möglichkeiten der Messung
1.3 Wirkung sportlicher Belastung auf den Energieumsatz
2.
Ernährung und Sport
2.1 Bedeutung der Ernährung für sportliche Leistung
2.2 Hauptnährstoffe
2.2.1 Kohlenhydrate
2.2.2 Fette
2.2.3 Proteine
2.3 Vitamine und Mineralstoffe
2.3.1 Vitamine im Sport
2.3.2 Mineralien im Sport
2.4 Hinweise zur Ernährung im Sport
2.4.1 Durchschnittliche Verweildauer von Speisen im Magen
2.4.2 Nährstoffdichte
2.4.3 Unterstützung des Immunsystems nach hohen Belastungen
2.4.4 Bedeutung ergogener Substanzen im Sport
3.
Wasserhaushalt
3.1 Flüssigkeitsverluste und Leistungsfähigkeit im Sport
3.2 Wasser- und Mineralhaushalt
3.1.1 Anorganische und organische Substanzen im Sport
3.1.2 Wasser- und Nährstoffresorption
1. Energieumsatz
Grundfrage: Wie hoch ist Energieumsatz bei bestimmten Belastungen?
→ Bedeutung der Frage:
● Wie stark ist der Organismus/Körper bei bestimmten Belastungen ausbelastet
● Wie ökonomisch ist bestimmte Belastung
● Berechnung von Energieumsätzen (z.B. Übergewichtige)
1.1 Physikalische und physiologische Vorbetrachtung
1.1.1 Energie, Arbeit und Wirkungsgrad
Energieformen:
● mechanische Energie
● elektrische Energie
● chemische Energie
● Wärmeenergie
→ in der Muskulatur wird chemische Energie (Nahrung) in mechanische Energie (Bewegung) und
Wärmeenergie (Erhöhung der Körpertemperatur) umgewandelt
Mechanische Arbeit:
→ Arbeit = Kraft * Weg
Wirkungsgrad:
● bei der Verrichtung von Arbeit wird Energie umgewandelt in andere Energieformen
● z.B.: Wärmekraftmaschinen: wandeln Wärmeenergie in mechanische Arbeit um
● Energieumwandlung ist immer unvollständig
● das Verhältnis von abgegebener mechanischer Arbeit zu gesamten Energieaufwand wird als
Wirkungsgrad bezeichnet
1.1.2 Wirkungsgrad bei der Muskelarbeit
→ der Wirkungsgrad der Muskelarbeit ist relativ gering: ca. 5 – 25% (isoliert ca. 30%)
Beispiel: Ergometrie mit Atemmessung:
● O2-Aufnahme:
3.500 ml/min
● Körpergewicht:
70kg
● Leistung:
200 Watt (=200J/s = 12.000J/min = 12KJ/min)
3.500 ml/min = 50ml/min/kg
( : 3,5 ml/min/kg O2 = 1 MET)
Wirkungsgrad → 14,3 MET (→ 1 MET = 4,19kJ/kg/h)
→ rund 60 kJ/kg/h
(*70kg)
→ 4200 kJ/h
( : 60)
→ 70 kJ/min
→ (12 kJ/min) mechanische Leistung / (70 kJ/min) gesamter Energieaufwand
Wirkungsgrad → 0,17 = 17%
Wirkungsgrad bei bestimmten Sportarten:
● Radfahren: ca. 19% – 20%
● Schwimmen: ca. 7% – 9 % (nur auf Geschwindigkeit bezogen)
1.1.3 Energiebereitstellung im Körper
→ Leistungsfähigkeit ist abhängig von Energieversorgung des Körpers
Muskulatur bezieht Energie aus aufgenommenen Kohlenhydraten, Fetten und Proteinen
Energiespeicher in der Muskulatur:
● ATP (bei permanenter Produktion, da kein Vorratsspeicher)
● Creatinphosphat (CP)
● Glykogen
● Triglyceride (TG)
Muskelglykogen
Leberglykogen
Glukose in Körperflüssigkeiten
Muskeltriglyceride
Fettgewebe
Aminosäuren
Struktur- und Funktionsproteine
Untrainierter
Ausdauertrainierter
250g
80g
15g
50g
15kg
100g
6kg
400g
120g
18g
200-350g
8kg
110g
7kg
Energielieferanten für die Muskulatur:
→ arbeitende Muskulatur wird durch Substrataustausch unterstützt:
● Lipolyse
● Glykolyse
● tw. Abbau von Eiweiß
Aerobe Energiebereitstellung
1.1.4 Der Brennwert der Hauptnährstoffe
Physikalischer Brennwert
→ Energiegehalt einer Substanz bei
vollständiger Verbrennung
Physiologischer Brennwert
→ Energiegehalt einer Substanz
beim Abbau im Körper
kJ/g
kcal/g
kJ/g
kcal/g
Kohlenhydrate
17
4
17
4
Fette
39
9
39
9
Eiweiße
23
6
17
4
1kcal ≈ ca. 4kJ
1.2 Messung des Energieumsatzes
1.2.1 Vorbetrachtung - Begriffe:
Grundumsatz:
► Energiemenge, die der Körper pro Tag bei völliger Ruhe zur Aufrechterhaltung seiner Funktion
benötigt (physikalisch handelt es sich um Arbeit pro Zeit → Leistung)
● SI-Einheit: Joule pro Sekunde (J/s) oder Watt (W)
(allerdings in der Praxis meist die Einheit Kilokalorien pro 24 Stunden (kcal/24h) benutzt und die
Angabe „24h“ weggelassen)
● der Grundumsatz ist von Faktoren wie Geschlecht, Alter, Gewicht, Körpergröße, Muskelmasse,
Wärmedämmung durch Kleidung und dem Gesundheitszustand abhängig
● Messung: → unter standardisierten Bedingungen
̶ gleiche Uhrzeit: (8 Uhr)
̶ gleiche Raumtemperatur (21 Grad)
̶ gleiche Luftfeuchte
̶ nüchterner Magen
̶ im Liegen
● Energiebedarf (zunächst gleichbedeutend mit Grundumsatz):
̶ Männer: ca. 2000-2500kcal (10.000kJ)
̶ Frauen: ca. 1300-2000kcal (8.000kJ)
1kcal ≈ ca. 4kJ
Ruheumsatz:
● nicht an standardisierte Bedingungen gebunden
● ist etwas höher als der Grundumsatz
Arbeitsumsatz:
● ergibt sich aus Gesamtumsatz minus Ruhe- oder Grundumsatz
1.2.2. Möglichkeiten der Messung:
O2-Aufnahme und Verbrauch messen
● aber: Aufnahme von O2 in Ruhe beachten, Relation O2-Verbrauch – Energieverbrennungen
● Energieäquivalent:
→ pro Liter O2 freigesetzte Energie
● arterio-venöse Differenz für Sauerstoff:
→ lässt auf O2-Verbrauch schließen (bei Bekanntheit der Zeit und Strömungsgeschwindigkeit)
CO2-Ausstoß bei leichter Belastung messen
● aber: CO2 nicht nur aus Stoffwechsel, sondern auch aus Puffersystemen
● nur bei geringer Belastung aussagekräftig, da keine Aktivierung der Puffersysteme
absolute Wasservermehrung:
● Vermehrung des Wassers durch Puffersysteme und Atmung
● aber: praktisch nicht messbar
Körpertemperatur:
● Wärmeabgabe lässt auf Energieumsatz schließen
1.3. Wirkung sportlicher Belastung auf den Energieumsatz
30 min. Ergometrie bei 50 Watt:
1800s ⋅ 50
J
= 90kJ
s
→ beachte: Wirkungsgrad (20-25%) miteinbeziehen: 90kJ * 4 (90kJ * 5) = ca. 360 – 450 kJ
Beispielrechnungen:
1. geg.:
- Tafel Schokolade 80g, 2700 kJ
ges.:
- Brennwert
Lsg.:
- 2700kJ : 80g = 33,75 kJ/g
2.
geg.:
- Tafel Schokolade 100g, 3500 kJ
- Ergometrie: 30min. / 100Watt
ges.:
- Wieviel g und % der Schokolade abgebaut?
Lsg.:
- 30*60*4*100 → 720 kJ (verbrauchte Energie bei Ergometrie)
- 3500kJ : 100g = 35 kJ/g (Brennwert der Schokolade)
- 720 kJ : 35kJ/g = 20,6g („verbrauchte“ Schokolade) → ca. 21 % der gesamten Tafel
3.
geg.:
- Nudelportion 2000 kJ
ges.:
- Wie lange Ergometrie bei 50 W, um vollständig
zu verbrennen?
Lsg.:
- 2000kJ = x * 50J/s *4
- x = 2.000.000J : 200 J/s = 10.000 s → 166 2/3 min. → ca. 2,8 h
Grobe Faustformel zum Energieverbrauch:
● 1g Fett benötigt 2 min. zum Abbau (110sec Gehen, 150sec mittleres Radfahren)
● 1g Kohlenhydrat benötigt 1 min. zum Abbau (50sec Gehen, 60sec Radfahren)
→ Konstanthaltung des Gewichts lässt sich mit ca. 45 min. einfachen Trainings pro Woche erreichen
→ Verbrauch der zugenommenen Energie durch Sport darf nicht so absolut gesehen werden.
Ein Teil der Energie wird bereits für Grundumsatz/Ruheumsatz bzw. Arbeitsumsatz bei normaler
Betätigung am Tag verbraucht.
Gewichtszunahme:
● Gewichtszunahme: 10kg in 10 Jahren
̶ entspricht täglicher Fettzunahme von 3g
̶ 3g Fett entsprechen 120kJ (ein Stück Schokolade)
→ zum Abbau ca. 45min/Woche nötig (21g Fett/840kJ → ca. 60 min bei 50 Watt) →
Gewichtshaltung
● Gewichtszunahme: 30kg in 10 Jahren
̶ löst mit 10% Wahrscheinlichkeit eine Typ-II-Diabetes aus
̶ entspricht täglicher Fettzunahme von 8g
̶ 8g Fett → 320kJ
→ zum Abbau schon 2,5h/Woche nötig
2. Ernährung und Sport
2.1 Bedeutung der Ernährung für sportliche Leistung
● Sporttreiben ist stets mit erhöhtem Energieumsatz und beschleunigtem Strukturumbau in der
Muskulatur verbunden
● im Sport dient Ernährung zur energetischen Sicherung der Belastung und zur Regeneration danach
(Orientierungsmaß ist die Sicherung der Trainingsbelastung und nicht eine Ernährung an sich)
● für den Sporttreibenden geht es darum, zum richtigen Zeitpunkt die zweckmäßigsten Nährstoffe in
Menge und Qualität auszuwählen
● optimale Sportlerernährung bedeutet ständige Auseinandersetzung mit den qualitativen
Möglichkeiten der Energie- und Wirkstoffzufuhr (vor allem aus Sicht der betriebenen Sportart)
→ es geht um Nährstoffrelationen (Anteile) und Nährstoffdichte (Anteil an Vitaminen, Mineralstoffen,
Spurenelementen und Ballaststoffe)
● für den Sporttreibenden gilt genau wie für den gesunden Untrainierten, dass er die Grundregeln der
physiologisch sinnvollen Ernährung einhält
Begrifflichkeiten:
● Substitution:
Ersatz eines Nährstoffs durch einen Anderen
● Supplementierung: ergänzende Aufnahme einzelner Nährstoffe neben der gewöhnlichen
Nahrung
2.2 Hauptnährstoffe
→ Kohlenhydrate, Fette und Proteine:
bilden die energetische Grundlage für das Leben und die muskuläre Leistungsfähigkeit im Sport
2.2.1 Kohlenhydrate
Kohlenhydrate in Nahrungsmitteln
Einfachzucker (Monosaccharide)
– Glucose - Traubenzucker/Dextrose
– Fructose - Fruchtzucker
– Ribose - Teil der RNA; Desoxyribose - Teil der DNS
– Galactose - Schleimzucker
– Süßwaren, Getränkezusatz
– Honig, Früchte
– Milch
Zweifachzucker (Disaccharide)
– Saccharose - Rüben-/Rohrzucker (Glucose + Fructose)
– Lactose - Milchzucker (Glucose + Galactose)
– Maltose - Malzzucker (Zweifachglucose)
– Haushaltszucker, Süßwaren
– Milch
– Malzbier
Mehrfachzucker (Oligosaccharide)
– Maltotriose, -tetrose, -pentose
– Dextrine
– Hightech Energiegetränke
– Weißbrot, Knäckebrot, Zwieback
Vielfachzucker (Polysaccharide)
– Amylopektrin
– Amylose (pflanzliche Stärke)
– Glykogen (tierische Stärke)
– Pektin, Lignin, Chitin
–
–
–
–
Kartoffeln, Getreide
Brot, Nudeln, Bananen
Fleisch, Leber
Obst, Gemüse, Ballaststoffe aus
Getreiderandschichten
Glykogen:
● Glykogenspeicher beim Ausdauertrainierten 500-520g
→ bis zu 2.130 kcal Energie
● bei Ausdauersport: 90-120 min intensive Belastung ohne zusätzliche Nahrungsaufnahme
● längere Belastung erfordern eine zusätzliche Energieaufnahme in Form von Kohlenhydraten
2.2.2 Fette
● Abbauprodukte der Fette → aktivierte Freie Fettsäuren (FFS)
● Energiewert pro g = 9,2 kcal
● FFS sind wesentlicher Energielieferant für die Muskulatur
● Nachteil der FFS: langsame ATP-Resynthese
● Vorteile der FFS:
→ durchschnittliche Fettreserven von 6-15% des Körpergewichts
̶ hohe Energiereserve
̶ bei 10kg Fettspeicher bis zu 70.000kcal (Aktivierungsenergie abgezogen)
● Fettreiche Nahrungsmittel
̶ Butter (84,5 g)
̶ Haselnüsse (63 g)
̶ Gans (44 g)
Fettstoffwechsel unter Belastung:
● sportliche Extrembelastungen sind grundsätzlich nur mit Hilfe eines trainierten Fettstoffwechsels
möglich
● der Fettstoffwechsel ist trainierbar und erfordert im Leistungssport Trainingsbelastungen von
mindestens 1-2 Stunden und eine moderate Belastungsintensität
Hormoneinfluss auf den Fett- und Kohlenhydratstoffwechsel:
2.2.3 Proteine
→ unentbehrlicher Nährstoff, aber begrenzter Energielieferant
● Aufnahme einer bestimmten Proteinmenge lebensnotwendig, da Aminosäuren in verbrauchten
Strukturen ersetzt werden müssen
● Menge an tägliche Proteinaufnahme der DGE:
̶ 0,8 - 1,2 g pro kg (Untrainiert)
̶ 1,5 - 2,5 g pro kg (Trainierender) abhängig von Sportart, Belastungsumfang und Geschlecht
● Proteinreiche Nahrungsmittel
̶ Magerkäse (38 g)
̶ Erdnüsse (27,5 g)
̶ Fettkäse (26 g),
̶ Linsen (26 g)
● Einbeziehung von Aminosäuren in den Energiestoffwechsel erfolgt nur bei mehrstündigen
Ausdauerbelastungen
Proteine und biologische Wertigkeit
→ Proteine haben unterschiedliche biologische Wertigkeit, d.h.:
● Wertigkeit davon abhängig, wie viel % von 100g des betreffenden Proteins im Stoffwechsel
umgesetzt werden
● das Vollprotein hat Maß von 100%
● die Kombinationen können eine höhere biologische Wertigkeit erreichen
● Beispiele:
̶ Vollei = 100%, Sojabohnen = 84%, Mais = 54%
̶ Vollei + Kartoffeln = 137%, Milch und Weizen = 105%
Proteinstoffwechsel unter Belastung:
Trainingsbelastung
Niedrig
10-15h/Woche
Proteinaufnahme
hoch
20-30h/Woche
sehr hoch
35-45h/Woche
2g/kg
Wirkung
Anabolismus
Gleichgewicht
Katabolismus
→ gleichbleibende Proteinaufnahme bedeutet bei unterschiedlichen Trainingsbelastungen
unterschiedliche Wirkungen
Aminosäuren:
Arten:
● Essentielle Aminosäuren:
→ Phenylalanin, Threonin, Tryptophan, Valin, Isoleucin, Leucin, Lysin, Methionin
(Merke: PheTTVILLM)
● Semiessentielle Aminosäure:
̶ Histidin, Arginin, Cystein und Tyrosin
̶ Arginin und Histidin sind für Heranwachsende oder während der Genesung essentiell
● Nicht-essentielle Aminosäuren:
̶ Alanin, Asparagin, Glutamin
Aminonsäurewirkung:
● Unterstützung der Hormonbildung:
̶ Arginin und Ornithin erhöhen die STH-Freisetzung
̶ Ornithin stimuliert die Insulinfreisetzung und unterstützt Abbau des Ammoniaks zu Harnstoff
● Schlafförderung:
̶ Tryptophan wirkt durch die Erhöhung von Serotoninbildung im Gehirn fördernd auf den Schlaf
● Muskelaufbau:
̶ Leucin - fördert Insulin
̶ Arginin und Ornithin - fördern STH
̶ Zusammen mit Insulin wirkt STH fördernd auf den Muskelaufbau
● Glukoneogenese:
̶ aus allen Aminosäuren (Ausnahme: Lysin und Leucin), kann Körper Glucose herstellen,
(glucogene Aminosäuren)
L-Carnitin:
● wird aus Methionin und Lysin in der Leber und Niere gebildet
● dient als Transporter der Fettsäuren an der Mitochondrienmembran
● L-Carnitin vor allem in Fleisch vorhanden
● Indikationen (Annahmen) für L-Carnitin-Supplementierung im Sport:
̶ Förderung des Fettumsatzes
̶ Erhöhung des aeroben Energiestoffwechsels
̶ Verminderung der Lactatanhäufung
̶ Verkürzung der Regenerationszeit
→ sind nicht nachgewiesen:
̶ Untersuchungen kommen zu dem Ergebnis, dass eine L-Carnitin-Substitution die Leistungsund Regenerationsfähigkeit bei Ausdauersportlern nicht verbessern kann.
̶ Auch bei einem Fahrrad-Ergometer-Test an der anaeroben Schwelle konnte keinen Einfluss
von Carnitin auf die Erholung der untersuchten Athleten festgestellt werden.
2.3 Vitamine und Mineralstoffe
2.3.1 Vitaminaufnahme im Sport
● Vitamine sind für Organismus essentielle Wirkstoffe, auf deren Zufuhr er ständig angewiesen ist
→ werden für lebensnotwendige Funktionen benötigt
● Aufgaben:
̶ Regulierung der Verwertung von Nährstoffen
̶ Einfluss auf Ab-/Umbau der Nährstoffe → dienen somit auch der Energiegewinnung
̶ Stärkung des Immunsystems
̶ Mitwirkung beim Aufbau von Zellen, Blutkörperchen, Knochen und Zähnen
● Wichtigste fettlösliche Vitamine: A, D, E, K (merke: "ED(e)KA")
Physiologische Wirkungen und Bedarf von fettlöslichen Vitaminen im Leistungssport
Vitamine
Wirkung
Aufnahme pro Tag
Vitamin A
(Retinol)
• Schutzstoff: Haut, Schleimhaut
• Seh-Vorgang (Sehpurpur-Bildung)
• Protein-Synthese
• 2-5 mg
Beta-Carotin
• Antioxidans
• nur etwa 15% der Vitamin A -Wirkung
• 2-4 mg Retinoäquivalente
• keine Überdosierung
möglich (Hautgelbfärbung)
•
Vitamin E
• starkes Antioxidans (schützt ungesättigte
• 20-300mg
Fettsäuren, Vitamin A, Hormone und Enzyme vor
Oxidation)
• Arterioskleroseschutz
Vitamin D
• Wachstum und Aufbau des Knochens
Vitamin K
• Blutgerinnung
• Knochen-Stoffwechsel
2.3.2 Mineralien im Sport:
→ Mineralien = anorganische Substanzen, die für Aufrechterhaltung des Lebens unentbehrlich sind
Mineraldefizite im Leistungstraining
Mineral
Symptome
Lebensmittel mit erhöhtem
Mineralgehalt
Magnesium
• Wadenkrämpfe, Nackenschmerzen
• Kribbeln in Händen und Füßen
• vagotone Regulation im Nervensystem
• Erdnussbutter
• Sojabohnen
• Kakao
• Nüsse, Vollkornbrot
• Haferflocken
Kalium
• Muskelschwäche
• Reflexe vermindert
• Herzrhythmusstörungen
• Müdigkeit, Trainingsunlust
• Fleischextrakt
• Hülsenfrüchte
• Trockenobst
• Getreidekörper
Eisen
• Müdigkeit, Trainingsunlust
• Anstrengungsgefühl
• Anämie
• Leber, Nieren
• Hülsenfrüchte
• Nüsse
Zink
• Geschmacks- und Geruchsstörungen
• Appetitlosigkeit, Gewichtabnahme
• Hautveränderungen
• Müdigkeit
• Käse, Vollmilch
• Fleisch, Austern
Eisen:
● essentielles Spurenelement (vor allem für die Blutbildung)
● liegt im Körper oxidiert als Eisen(II) und Eisen (III) vor
● Zentralatom des Hämoglobin und Myoglobin
→ ist beim Menschen für Sauerstofftransport und -speicherung verantwortlich
● aufgrund Menstruation leiden Frauen häufig an Eisenmangel – Eisenverlust: 15mg pro Tag
● Tagesbedarf:
̶ erwachsenen Mannes: ca. 10mg
̶ erwachsene Frau: ca. 15mg Eisen
● gleichzeitige Einnahme von Vitamin C erhöht Resorptionsquote
● Lebensmittel mit erhöhtem Eisengehalt:
̶ Fleisch, Leber
̶ Hülsenfrüchte
̶ Vollkornbrot
̶ Hefe
̶ Kakao
2.4 Hinweise zur Ernährung im Sport
2.4.1 Durchschnittliche Verweildauer von Speisen im Magen
→ u.a. wichtig um Nahrungsaufnahme vor Wettkämpfen planen zu können
Stunden
Speisen und Getränke
1
Wasser, Kaffee, Tee, Bier, Cola-Getränke, Glucose, Kohlenhydratlösung, Aminosäuren,
Proteinhydrolysate
2
Milch, Kakao, Joghurt, Fleischbrühe, Reis, Forelle, Karpfen, Torten, Sahne, Brötchen,
Weißbrot, zartes Gemüse, Bananen, Bonbons
3
Mischbrot, Kekse, Butterbrötchen, Kartoffeln, Äpfel, Eier, Rind- und Schaffleisch, Huhn,
Gemüse
4
Wurst, Schinken, Pute, Kalbsbraten, Beefsteak, fettes Schweinefleisch, Nüsse
5
Geflügelbraten
6
Schweinshaxe, Pilze
7
Weihnachtsgans, Ölsardinen
2.4.2 Nährstoffdichte
→ Zahlreiche Sportler nehmen bis zu 30% der Kohlenhydrate als Ein- oder Zweifachzucker
(Saccharose) mit geringer Nährstoffdichte auf. Damit droht Unterversorgung an Vitaminen,
Ballaststoffen, Mineralien und Spurenelementen.
Basisernährung Leistungssportler:
Kohlenhydrate
5-7g/kg
Proteine
1,2 – 1,8g/kg
Fette
1g/kg
55-58 %
10-15 %
25-30 %
2.4.3 Unterstützung des Immunsystems nach hohen Beanspruchungen
Maßnahmen
Ziele
Substanzen
Ernährungsergänzung
• Einengung energetischer Defizite
• Kohlenhydrat-Konzentrate
• Beseitigung von Zuständen des
• Betone Proteinaufnahme
unmittelbar nach Belastung
Proteinabbaus (Katabolismus)
Mineralstoff- und SpurenElementaufnahme
(Aminosäurenkonzentrate)
• Unterstützung der Bildung
• Magnesium, Zink, Eisen,
spezifischer Immunproteine
• Sicherung der immunolgischen
Stabilität
Kupfer, Calcium
2.4.4 Bedeutung ergogener Substanzen im Sport
Anwendung
Wirkung
+ fördernd
– hemmend
1. Kohlenhydrate
(Mono-, Di-, Polysaccharide)
a) nach starker Trainingsbelastung
b) vor Wettkämpfen:
Glykogen ++
Kohlenhydratspeicher ++
Kohlenhydratutilisation ++
Fettutilisation –
Wirkungsgrad ++
2. Proteine und Aminosäuren
a) Krafttraining
b) Ausdauertraining
Muskel-anabole Wirkung +
Nachlieferung von Substraten für den
Energiestoffwechsel +
Entschlackung +
Blutbild +
3. Elektrolyte
(Na, K, Mg, Ca)
Hohe Schweißverluste
Muskelerregbarkeit +
Muskelkontraktion +
4. Spurenelemente
(Fe, Co, Mn, Zn, Se)
a) Intensives Training und Wettkampf
b) Höhentraining
O2-Transport +
Hämoglobin +
Myoglobin +
5. Vitamine
Training und Wettkampf, Höhentraining
Blutbildung +
Energieumsatz +
Eiweißaufbau +
6. Carnitin
Fettverwertung +
3. Wasserhaushalt
→ die Gesamtkörpermasse des Erwachsenen besteht aus 50-60% Wasser
(bei 70kg bedeutet das rund 42l Wasser)
3.1 Flüssigkeitsverluste und Leistungsfähigkeit im Sport
Verteilung Körperwasser in Prozent der Körpermasse (kg)
Gesamtes Wasser
Extrazellulär
Intrazellulär
relativ: 20%
(Plasma 5%, Interstitium 15%)
relativ: 30 – 40%
absolut: 66,6%
absolut: 33,4%
Dehydration
Sauna
Gesamtes Wasser
Extrazelluläre
Reduktion
Intrazellulär
Gesamtes Wasser
Sport
Extrazelluläre
Reduktion
Intrazelluläre Reduktion
● Verlust an Gesamtkörperwasser führt zum Anstieg der Plasmaosmolarität → Durstgefühl
● starke Dehydration ist leistungsmindernd und führt zu großen funktionellen Störungen
Flüssigkeitsverlust und Leistungsfähigkeit
Abnahme vom
Ausgangsgewicht
Massenverlust
von 70kg
Leistungsfähigkeit und Symptome
1%
0,7kg
Volle Leistung, Durstgefühl
2%
1,4kg
Halten der Leistung bei großer Anstrengung
3%
2,1kg
Leistungsabfall rund 5%, große Müdigkeit
4%
2,8kg
Leistungsabfall rund 10%, einzelne Abbrüche
5%
3,5kg
Leistungsabfall rund 15%, Erschöpfung
6%
4,2kg
Leistungsabfall rund 20%, Krämpfe, Störungen der
Bewegungskoordination
10%
7,0kg
Leistungsabbruch, Reduzierung der Nierendurchblutung
auf 50%,
15%
10,5kg
Desorientierung, Somnolenz, Lebensgefahr
3.2 Wasser- und Mineralhaushalt
● Durstgefühl bei etwa 1% Flüssigkeitsverlust oder Verzehr salziger Speisen
● durch die Aufnahme von mineralstoffarmen Wasser wird dem Blut Natrium entzogen, damit die
Flüssigkeit aufgenommen werden kann (Ausgleich des kolloidosmotischen Drucks)
● Getränke wie Limonaden, Tee und Cola werden nur mit mineralstoffarmen Leistungswasser
gemischt und hergestellt
● im dehydrierten Zustand ist die Aufnahme von Mineralwasser für die Wiederherstellung ergänzt
durch Fruchtsäfte zweckmäßig
● Leitungswasser ist zur Abkühlung günstig aber nicht zur durchgängigen Auffüllung des
Flüssigkeitsdefizits
3.2.1 Anorganische und organische Bestandteile im Schweiß
Bestandteile
Anorganisch
Natrium
Chlorid
Kalium
Calcium
Magnesium
Sulfat
Phosphat
Organisch
Lactat
Harnstoff
Ammoniak
Vitamin C
pro 1 Liter
Maßeinheit
1,2
1,0
0,3
0,16
36
25
15
g
g
g
g
mg
mg
mg
1,5
0,7
0,08
0,05
g
g
g
g
3.2.2 Wasser- und Nährstoffresorption
Einflussfaktoren auf Resorption von Flüssigkeiten und Nährstoffen während der Belastung
1) Flüssigkeitsmenge
optimal 100-150ml/Portion
2) Energiegehalt
5%ige Kohlenhydratlösungen
3) Osmolalität
isoton (ca. 300 mosmol/l)
4) Belastungsintensität
mit steigender Belastung verlängert sich die Magenpassage
5) Belastungsstress
psych. Stress vermindert Verdauung
6) Dehydration
verlangsamt Verdauung
Anforderungen an optimales Getränk zur Förderung von Rehydration und Regeneration
Kohlenhydrate
60-80
g/l
Natrium
0,4-1,0
g/l
Chlorid
< 1,5
g/l
Kalium
< 225
mg/l
Calcium
< 225
mg/l
Magnesium
< 100
mg/l
Osmolalität
200-300
mosmol/l
Säuerungsgrad (pH) > 4,0
ORS = Oral Rehydration Solution; SSS = Simple Sugar Salt-solution
→ Durch Auflösen dieser Substanzen in 1 Liter Wasser erhält man eine hypotone Lösung, die eine
maximale Resorption und Rehydration bewirkt:
● Glucose, wasserfrei (20g)
● Natriumhydrogencarbonat (2,5g)
● Natriumchlorid (3,5g)
● Kaliumchlorid (1,5g)
Aufnahme:
● Glucose und Natrium gelangen über einen gekoppelten Transport in die Epithelzellen des Darms
● Chlorid und Wasser folgen auf Grund des elektrochemischen bzw. osmotischen Gradienten
● der Zusatz von Kaliumchlorid dient dem Ausgleich intrazellulärer Kaliumverluste
● Natriumhydrogencarbonat soll die zumeist saure Stoffwechsellage ausgleichen
Behelfsmöglichkeiten:
→ als Ersatz für die WHO-Trinklösung kann man im Notfall auch folgendes Getränk selbst herstellen:
● 8 nicht gehäufte Teelöffel Zucker (= Saccharose, wird im Körper in Glucose und Fructose gespalten)
● ¾ Teelöffel Salz (Kochsalz = Natriumchlorid)
● ½ Liter Orangensaft (enthält ca. 0,8 Kalium, entspricht 20mmol)
● ½ Liter Mineralwasser (enthält je nach Sorte etwa 20mmol HCO3-)
Die Trinkmenge sollte etwa 40ml/kg innerhalb von 24 Stunden betragen