Unser Körper benötigt Nährstoffe: 1. zur Energiebereitstellung 2

Institut für Sportwissenschaft
Fitness III/IV Ss 2005
Dozenten : Dr. Theo Stemper, Dr. Peter
Wastl
Referent : Dominique Clemens
Thema: Energiebereitstellung (aus Williams,
M.H. (1997) „Ernährung, Fitness und Sport“ (S.6193)
Unser Körper benötigt Nährstoffe:
1. zur Energiebereitstellung
2. zum Aufbau und zur Regeneration des
Gewebes
3. Steuerung des Stoffwechsels
ØNährstoffe gelangen durch Nahrungsaufnahme in den Körper
ØIm Problemfall (unzureichende oder schlechte Nahrungsaufnahme) kann
der Körper nicht alle Funktionen ausführen
ØPriorität hat dann die Energiebereitstellung
ØEnergiequelle des Menschen: Nahrungsmittel (aus der Natur)
ØUm diese Lebensmittel in Energieformen zu überführen hat der Organismus
eine Reihe von metabolischen Systemen entwickelt!
1
Im Sport:
Sport = Leistung
n Leistung = Energieumsatz pro Zeit
n Basis sportlicher Leistung = Fähigkeit des
Organismus, die richtige Menge an
Energie zur richtigen Zeit bereitzustellen,
n sowie der Steuerung gemäß den
sportlichen Anforderungen
nachzukommen
n
Energie (= Fähigkeit, Arbeit zu leisten)
6 Energiearten (generell)
1. mechanische …
2. chemische …
3. Wärme
4. elektrische …
5. Licht
6. nukleare ...Energie
Im menschlichen Organismus:
1.
2.
3.
4.
biochemische …
elektrische …
Wärmeenergie
mechanische …Energie
2
Nahrungsaufnahme:
n
n
n
n
Ø
Ø
Ø
v
Ursprüngliche Energiequelle = Sonne
Pflanzen bauen durch Photosynthese Kohlenhydrate,
Fette und Eiweiße auf -> verschiedene Formen von
Energiespeichern
Wir nehmen diese Kohlenhydrate, Fette usw. durch
unsere Nahrung auf
Umbau erfolgt in metabolischen Prozessen, um
körpereigene Strukturen zu synthetisieren,
die metabolischen Prozesse in Gang zu halten
oder um biomechanische Energie zu speichern.
Erfordert Gleichgewicht von Aufnahme und Verbrauch!
(vor allem bei sportlich aktiven Menschen)
Meßmethoden zur Bestimmung der
Energieproduktion des Menschen:
1)
2)
3)
4)
Kalorimeter: Erfassung der gebildeten
Wärme
Indirekte Kalometrie
Anwendung von, mit stabilem
Wasserstoff und Sauerstoffisotopen
behandeltem Wasser
Akzelerometer
3
1. Kalorimeter:
n
n
n
n
Lebensmittel in einem
geschlossenen Gefäß
dort elektrisch entzündet
und verbrannt
durch entstehende
Temperatur steigt das
Wasser
Zunahme erlaubt es nun
die freigewordene Energie
zu berechnen
2. Indirekte Kalorimetrie:
n
n
n
n
Bestimmung der verbrauchten Sauerstoffmenge
(mit Hilfe der Spiroergometrie/ Angabe in ml
oder l)
im Organismus: Sauerstoff wird genutzt um
Nährstoffe zu metabolisieren und Energie zu
produzieren
Bestimmt man die Menge an Sauerstoff, die ein
Mensch in einer bestimmten Situation
verbraucht, so erhält man ein Maß für seinen
Energieumsatz!
Sauerstoffverbrauch= Maß für
Energiebereitstellung bzw. Leistung
4
3. Wasser mit stabilen Wasserstoff
und Sauerstoffisotopen (²H2 18 O)
Durch Ausscheidung der beiden Isotope
im Urin bzw. Ihre Konzetration in
Blutproben gibt ein Maß für die
Kohlendioxidproduktion an und damit den
Ø Energieumsatz!
n
4. Akzelerometer
Schrittzahlmesser, der am Probanden
befestigt wird
n durch Erschütterungen wird Zahl der
durchgeführten Bewegungen in einem
definierten Zeitraum gemessen
n dient zur Abschätzung des
Energieumsatzes
n
5
Formen der ATP-Resynthese
anaerob
ohne Sauerstoffverbrauch:
1.) anaerobe- alaktazide
Energiebereitstellung
über Kreatinphosphat
2.) anaerobe - laktazide
Energiebereitstellung
über die Glykolyse
aerob
mit Sauerstoffverbrauch:
3.) aerobe - alaktazide
Energiebereitstellung
über den Zitratzyklus
und die Atmungskette
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Der Körper speichert Energie in
unterschiedlicher Form:
3 energiebereitstellende Systeme:
1.
2.
3.
ATP Kreatinphosphatsystem
(Phosphagensystem)
Bildung von Milchsäure
Sauerstoffsystem
7
1. ATP Kreatinphosphatsystem
n
n
n
n
umfasst die in den beiden energiereichen
Phosphaten Adenosintriphosphat (ATP) und
Kreatinphosphat (KP) enthaltenen
Energiereserven
jede Bewegung beruht auf der Spaltung von
ATP (ohne ATP - keine Muskelkontraktion)
in Muskelfasern, stellt sehr schnell Energie zur
Verfügung
Da diese Mengen sehr gering sind läuft bei
Belastungen (länger als 1-2 s) eine ständige
Resynthese ab.
8
n
n
n
Ø
Kreatinphosphat kann im Bedarfsfall zur ATP
Resynthese genutzt werden
das ATP-KP System ist so für jede Form der
Energiegbereitstellung von Bedeutung
da nur geringe Mengen vorhanden- bei max.
Belastung nach 5-6 s völlig erschöpftRegeneration aus anderen Energiequellen
Energiebereitstellung aus den
energiereichen Phosphaten ist besonders bei
kurzen und schnell durchgeführten
Belastungen von Bedeutung (Sprints: 100m/
Würfe/ Sprünge/ Kraftsport- Gewichtheben)
2. Bildung von Milchsäure
n
n
n
Ø
•
•
•
nicht direkt für Muskelkontraktion nutzbar
Jedoch zur ATP Resynthese
Bei hochintensiven Belastungen ist das muskuläre Glykogen,
die zweitbeste Energiequelle
Bei Belastungsformen wichtig, die eine max. Leistung von 12 min. verlangen (wie 400m,800m, länger durchzuhaltene
Kraftbelastungen)!
Nachteile: bei Aufspaltung eines Moleküls Glukose zu Laktat
wird nur 5% der Energie frei, die man erhält wenn man das
Molekül vollständig verbrennt.
Und: Anstieg der Milchsäurekonzentration im Muskel führt zur
Erschöpfung
Laktat kann in anderen Geweben z.B. Herz verbrannt werden
oder in der Leber in Glukose zurückgebildet werden!
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Musk. Glykogen wird ohne Einwirkung von Sauerstoff
(anaerob) in der Glykolyse zu Milchsäure abgebaut -> die
dann frei werdende Energie wird zur ATP Bildung genutzt!
3. Sauerstoffsystem
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Sauerstoffsystem
Gewonnene Energie kann nicht direkt vom
Muskel genutzt werden- ermöglicht jedoch
ATP Resynthese aus anderen
Energiereserven des Organismus
n Vorteil: große Menge an Energie
n Nachteil: Energiemenge pro Zeit gering
Ø Von Bedeutung bei Ausdauerleistungen
mit geringer Belastungsintensität
(Langlauf….)
n
Vereinfachtes Flußdiagramm der drei
enrgiebereitstellenden Systeme:
11
Literatur:
n
Williams, M.H. (1997): Ernährung, Fitness
und Sport (S. 61 – 93)
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