Modul - Q-Fitness Academy
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GRUNDLAGEN TEIL2 MODULBAS-MED2 Q-FitnessAcademy Inh.WinSilvester,SaarbrückenerStr.66,53117Bonn Tel.:0228–645052,[email protected] Stand:12.2015 ©Q-FitnessAcademywww.q-fitness.de 1 Verfasser:WinSilvester Fotos:CreativeCommons Layout:AlexanderOckel SeienSievorsichtigmitGesundheitsbüchern– SiekönntenaneinemDruckfehlersterben. (MarkTwain) Hinweis: DieAussagen,HinweiseundRatschlägeindiesemManualsind sorgfältigerarbeitetworden,dennochkanneineGarantienicht übernommenwerden.AlleAngabenerfolgenohneGewähr.Eine HaftungderVerfasserfürPersonen-,Sach-undVermögensschäden, dieausdenimManualgemachtenHinweisenundRatschlägen resultieren,istausgeschlossen. ©Q-FitnessAcademywww.q-fitness.de 2 1. DIEZELLE 5 1.1. AUFBAUDERZELLE 1.2. DIEMUSKELZELLE 1.3. DIEMUSKELZELLE 1.3.1. EXKURS:MUSKELKATER 1.3.2. ENERGIEBEREITSTELLUNG/ATP 5 7 8 12 13 2. MUSKULATUR 13 2.1. GLEIT-FILAMENT-THEORIE(HUXLEY) 2.2. MUSKELFASERTYPEN 2.2.1. EXKURS:MUSKELKRAMPF 2.2.2. SYNERGISTEN–ANTAGONISTEN 2.2.3. URSPRUNG–ANSATZ 2.2.4. SEHNEN 2.2.5. SCHLEIMBEUTELUNDSEHNENSCHEIDEN 14 16 18 18 18 18 19 3. NERVEN 19 3.1. NERVENSYSTEME 3.1.1. DASZENTRALENERVENSYSTEM(ZNS) 3.1.2. DASZEREBROSPINALENERVENSYSTEM 3.1.3. DASVEGETATIVENERVENSYSTEM 3.1.4. AUFBAUEINERNERVENZELLE 19 19 20 21 22 4. MOTORISCHESLERNEN 23 5. DASHERZ-KREISLAUF-SYSTEM 24 5.1. DASHERZ 5.1.1. AUFBAUUNDFUNKTION 5.1.2. SYSTOLE/DIASTOLE 5.1.3. SCHLAGVOLUMEN/HERZFREQUENZ/HERZZEITVOLUMEN 5.1.4. AUSWIRKUNGENVONAUSDAUERTRAININGAUFDASHERZ 5.1.5. NÄHRSTOFFVERBRAUCHDESHERZENS 5.1.6. AUFBAUDERGEFÄßWÄNDE 5.1.7. BLUTGEFÄßE 5.1.8. BLUTDRUCK 5.1.9. WINDKESSELFUNKTION 5.1.10. RICHTWERTE 5.1.11. DASBLUT 26 26 27 27 28 28 29 30 30 30 31 31 6. LUNGE 32 6.1. 6.2. 6.3. 6.4. AUFBAUDERATEMWEGE 32 GASAUSTAUSCHINDERLUNGE 34 WELCHENNUTZENHATESFÜRMICHALSTRAINERDIESEDINGEZUWISSEN? 34 EXKURS:BLUTGESCHMACKUNDBRENNENINDERLUNGE 35 ©Q-FitnessAcademywww.q-fitness.de 3 7. KNOCHEN 36 7.1. KNOCHENZUSAMMENSETZUNGUND–STRUKTUR 7.2. KNOCHENAUFBAU 7.3. KNORPEL 7.4. EXKURS:OSTEOPOROSE 7.4.1. TRAININGSAUSWIRKUNGENAUFDENPASSIVENBEWEGUNGSAPPARAT 7.5. EXKURS:ARTHROSE 36 36 38 39 40 40 8. DASSKELETT 41 8.1.1. 8.1.2. 8.1.3. 8.1.4. 41 42 43 43 WIRBELSÄULE DIEBANDSCHEIBEN EXKURS:BANDSCHEIBENVORFALL BEWEGUNGENDERWIRBELSÄULE 9. GELENKE 45 10. BÄNDER 47 11. ENERGIEBEREITSTELLUNG 48 11.1. ENERGIEVERSORGUNGFÜRDIEMUSKELKONTRAKTION 11.1.1. ANAEROBESYSTEM 11.1.2. DIEAEROBEENERGIEGEWINNUNG 11.2. ENERGIEGEWINNUNG(ÜBERBLICK) 11.3. LEISTUNGSBESTIMMENDEFAKTORENDERENERGIEGEWINNUNG 11.3.1. ENERGIESPEICHER 11.3.2. AEROBESTOFFWECHSELKAPAZITÄTDERMITOCHONDRIEN 11.3.3. SAUERSTOFF 11.3.4. LAKTAT 11.4. ENERGIEBEREITSTELLUNGUNDERNÄHRUNG 11.4.1. KREATIN 11.4.2. KOHLENHYDRATE 11.4.3. FETT 11.4.4. WASSER 48 48 50 52 52 52 53 53 53 54 54 55 55 56 ©Q-FitnessAcademywww.q-fitness.de 4 1. DieZelle AlleLebewesensindauseinzelnenZellenaufgebaut.DieZelleistdie kleinste,lebendeEinheit.Bakterienz.B.sindEinzeller,d.h.sie bestehenauseinerZelle.Pflanzen,TiereundMenschenbestehenaus BillioneneinzelnerZellen.ZellenkönnensichdurchTeilung vermehren.AufdieseWeisewerdenkomplexeOrganismen entwickelt.DieZelleistalsoderBasisbausteindesLebens.Aberwas unterscheideteinelebendeZellevontoterMaterie?Inder NaturwissenschaftwerdenverschiedeneFaktorenaufgezählt,diein ihrerSumme„Leben“ausmachen: • Stoffwechsel • Energie-Austausch • Fortpflanzung/Wachstum • Kommunikation,Reaktionsfähigkeit Zelle:kleinste,lebendeEinheit Definition:Leben 1.1.AufbauderZelle EineZelleistimGrundegenausoaufgebautwieeinekleineStadt:Es gibteineStadtmauer,Straßen,diehineinundhinausführen,esgibt regenHandelundKommunikationinnerhalbderStadtundmit umliegendenStädten.ImStadthauswerdendieBauplänefürdie verschiedeneStadtteileverwaltet.KraftwerkesorgenfürEnergie. FabrikensorgenfürdieHerstellungallerwichtigenBaustoffe. TransporterbringenBau-undAbfallstoffehineinundheraus. fürunswenigerwichtige KomponentenimÜberblick: 1.Nucleolus(Hierwerden Eiweiß-Fabrikengebaut) 4.Vesikel(kleineBläschenmit verschiedenenInhalten) 1 OrganisationeinertypischenTierzelle: 2.Zellkern(Nukleus):dieStadtverwaltung,alleBauplänewerden hierverwaltet(dieGene)DerZellkernenthältdasgenetische MaterialderZelleundsteuertalleStoffwechselprozesse. 3.Ribosomen:hierwerdenEiweißehergestellt. 1GNU-Lizenz ©Q-FitnessAcademywww.q-fitness.de 5 EinanderesWortfürEiweißistProtein.Proteinegehörenzuden GrundbausteinenallerZellen.SiewerdenaufvielfältigeWeiseim Körperbenötigt.SiedienenalsBausubstanzindenZellenundfür • Hormone • Transporter • Enzyme • Muskeln • Immunsystem • FürdenSauerstofftransportimBlutz.B.istdasHämoglobin zuständig.Diesesbestehtzu • • 1%ausEisen(hierdocktderSauerstoffan) 99%ausEiweiß zurAbgrenzung: InVogeleiernwirddasEiklar umgangssprachlichauchoftals Eiweißbezeichnet. DasWortProteinwurdevon demgriechischenWort „proteuo“=„ichnehmeden erstenPlatzein“undvon protos=„erstes“,„wichtigstes“ abgeleitet.Diessolldie BedeutungderProteinefürdas Lebenunterstreichen. WenigEiweißheißtalso: àwenigSauerstofftransporteràwenigerSauerstoffinden MuskelnàwenigerFettverbrennung lat.endo=innerhalb 5.RauesEndoplasmatischesReticulum lat.Retikulum=Netz DasendoplasmatischeRetikulumistteilweisevonkugelförmigen Partikeln,denRibosomenbesetzt.Diesesindu.a.fürdie Proteinsynthesezuständig. àein„Transport“-Netzinder Zellflüssigkeit lat.Plasma=Flüssigkeit weitereKomponentenim Überblick: 7.Mikrotububli kleineRöhrensysteme innerhalbderZelle 6.Golgi-Apparat DerGolgi-ApparaterfülltvielfältigeAufgabenderUmwandlung, Sortierung,LagerungundKonzentrationvonStoffen.Mankannsich denGolgi-ApparatähnlichwieeinPostamtvorstellen(diePakete werdenaufgenommen,sortiertundandiebetreffendenStellen weitergeleitet).BeiBedarfwerdenStoffe,vorallemProteine,in Golgi-VesikelnzuanderenOrganellenoderzurAusschüttungausder ZellezurZellmembrantransportiert. ©Q-FitnessAcademywww.q-fitness.de 8.Dasendoplasmatische Retikulum(inderMuskelzelle dassarko-plasmatische Retikulum)istein intrazelluläres Transportsystem (Kanalsystem).Inder Muskelzellespieltesbeider Erregungs-übertragungvon derOberflächezuden kontraktilenElementeneine wichtigeRolle. 10.Lysosom SieenthaltenVerdauungsEnzymeundsorgenfürdie Abfallentsorgung. 6 11.Zytoplasma DieFlüssigkeitineinerZellewirdalsZytoplasmabezeichnet. DieZelleselbstbestehtzuetwa70%ausPlasma=Flüssigkeit. ImZytoplasmafindenverschiedeneProzessestatt: anaerob=ohneSauerstoff • • • • DieanaerobeEnergiegewinnung(Glykolyse) DieGlykogensynthese DerGlykogenabbau DieFettsäuresynthese. Glykogen=Speicherformvon Zucker(Glucose)imMuskel Glykolyse=Spaltungvon Zucker Synthese=„Zusammensetzen“ ImZytoplasmawerdengleichzeitigEnergieträgerwieGlykogenund Fettsäurengespeichert. lat.membrana=Haut Zellmembran JedeZelleistvoneinerZellmembranumgeben:dieseheißtbeider MuskelfasernichteinfachZellmembransondernSarkolemm. gr.sarco=Fleisch vgl.Sarkasmus=wörtl. „zerfleischen“ Mitochondrien Mitochondrien Die Mitochondrien sind die Kraftwerke der Zelle. Hier finden alle oxidativen Prozesse statt. Mitochondrien sind langgestreckte ZellbestandteileimGrößenbereichvonBakterien.InihremInneren sinddieEnzymefürdieZellatmunguntergebracht.Hierfindetdie ATP-Resynthese statt. Mitochondrien enthalten u. a. auch eigene DNA,siesinddaherinderLage,sichdurchTeilungzuvermehren. UnterdemEinflußeinesaerobenAusdauertrainingskommteszu einer Zunahme der Zahl, der Größe und der Oberfläche der Mitochondrien auf das 2 – 3 fache. Es werden auch mehr Enzyme aufgebaut,dieandenVerbrennungsvorgängenbeteiligtsind. 1.2. DieMuskelzelle DieMuskulaturderBrust(ZeichnungvonBernardinoGengaAnatomiaperusoet intelligenzadeldisegnoricercatanonsolosugl’ossi,emuscolidelcorpohumano) ©Q-FitnessAcademywww.q-fitness.de 7 1.3.DieMuskelzelle JedeMuskelzelleistvoneinerBindegewebshülleumgeben (Endomysium).Jeweils10bis50Muskelzellensindwiederumzu Muskelfaserbündelnzusammengefasst(imPerimysium).Der kompletteMuskelbefindetsichebenfallsineinerHülle,der Muskelfaszie. Muskelfaser=Muskelzelle Muskelfaserbündel Muskel(mitMuskelfaszie) Faszie:=Bindegewebshülle Eine Muskelzelle wird auch als Muskelfaser bezeichnet. Eine Muskelfaser besteht aus mehreren 100 bis mehreren 1000 parallel verlaufenden Fibrillen, den sog. Myofibrillen. Diese Myofibrillen wiederum setzen sich aus Tausenden von sog. Muskelfilamenten zusammen. Das sind Eiweißstrukturen, die eingeteilt werden in AktinundMyosin (dünne) Aktinfilamente und (dicke) Myosinfilamente. Aktin- und Myosinfilamente liegen parallel angeordnet nebeneinander. Eine Einheitvonihnen–begrenztdurchdieZ-Linie–wirdalsSarkomer bezeichnet. ©Q-FitnessAcademywww.q-fitness.de 8 DasSarkomeristdiekleinstekontraktileEinheit. • AktinundMyosinbildeneinefunktionelleEinheit.DasMyosin besitztein„Köpfchen“,dassichbeiderKontraktionandasAktin heftet,unddiesesRichtungSarkomermittezieht. Die Muskelkontraktion wird durch einen elektrischen Impuls ausgelöst. Dieser erreicht die Muskelfaser an der motorischen Endplatte–derVerbindungsstellezwischenNervundMuskelfaser. Je grobmotorischer einMuskelist,desto mehr Muskelfasern werdengleichzeitig angesprochen. Sarkomer MotorischeEndplatte MotorischeEinheit EinNervkannmehrereMuskelfaserngleichzeitigansprechen. DieGesamtheitallervoneinerNervenzelleinnerviertenMuskelfasern wirdalsmotorischeEinheitbezeichnet. Dabeigilt: • Je differenzierter die Arbeit eines Muskels ist, desto mehr motorischeEinheitenbesitzter(z.B.AugenmuskulaturóBizeps) ©Q-FitnessAcademywww.q-fitness.de 9 Alles-oder-nichts-Gesetz FürjedenReizgibteshinsichtlichseinerStärkeeinenSchwellenwert, derzunächstüberschrittenwerdenmuss,damitderelektrischeReiz vom Muskel mit einer Kontraktion beantwortet wird. Ist der Reiz Allesodernichts–Gesetz unterschwellig,reagiertdieMuskelfaserüberhauptnicht,istderReiz überschwellig, reagiert sie maximal, d.h. die Kontraktionskraft lässt sich durch Verstärkung des Reizes nicht weiter steigern. Die MuskelfaserreagiertalsonachdemAlles-oder-nichts-Gesetz. ©Q-FitnessAcademywww.q-fitness.de 10 RekrutierungundFrequenzierung DerMuskelinseinerGesamtheithingegenreagiertaufzunehmende Reize auch mit einer entsprechend stärkeren Kontraktion. Mit steigender Reizstärke werden immer mehr motorische Einheiten Rekrutierung innerviert,bisschließlichdieErregungalleFasernerfassthat(auch weitervomReizortentfernteundsolche,dieeinehöhereReizschwelle haben).DieserVorgangwirdRekrutierunggenannt.DasZNSsteuert den Einsatz der motorischen Einheiten so, dass bei geringem Kraftbedarfzunächstdiekleinenermüdungsresistentenmotorischen Einheitenaktiviertwerden.BeisteigendemKraftbedarfgesellensich die größeren Einheiten hinzu, die zwar mehr Kraft entwickeln können,aberauchschnellerermüden.WirdnochmehrKraftbenötigt, erhöht sich die Erregungsfrequenz der Motoneurone (Frequenzierung). Training ermöglicht es, mehr motorische Einheiten eines Muskels Frequenzierung gleichzeitig zu aktivieren, d.h. die intramuskuläre Koordination und damitdieKraftverbessernsich. Summation/Superposition DieZuckungderMuskelfaseroderdesMuskelsbeimmaximalenReiz ist noch nicht die größtmögliche Verkürzung. Eine maximale Verkürzung wird erst durch Überlagerung rasch Summation aufeinanderfolgender Kontraktionswellen erreicht. Man nennt die Überlagerung Summation oder Superposition der Kontraktion. Die folgende Erregung trifft auf eine noch nicht völlig erschlaffte Muskelfaser. Auf diesen Kontraktionsrückstand lagert sich die nächste Kontraktion auf usw. (Tauziehprinzip). Diese Superposition ist dadurch möglich, dass die Kontraktion selbst 10mal langsamer abläuftalsdievorausgegangeneErregung. Titinfilamente NebendenAktin-undMyosinfilamentengibtesweitereFilamente.Im Rahmen dieses Manuals soll aber nur noch auf die Titinfilamente eingegangenwerden:SiehabendieFunktionvonFedernundziehen Aktin,MyosinundTitin die Sarkomere nach Dehnung wieder in ihre Ausgangslänge zurück. SiesindfürdieRuhespannungdesMuskelsverantwortlich.Mitdem WachstumdesMuskels(Hypertrophie)erhöhtsichauchdieAnzahl derTitinfilamenteunddamitdieRuhespannungdesMuskels. ©Q-FitnessAcademywww.q-fitness.de 11 1.3.1. Exkurs:Muskelkater DieEntstehungeinesMuskelkatershängtmitderIntensitätundder DauereinerBelastungzusammen.IntensiveBelastungenführeneher zu Muskelkater als länger andauernde. Negativ dynamische (exzentrische)ArbeitführeherzuMuskelkateralspositiveArbeit. DerMuskelkaterentsteht durcheine Traumatisierungdes muskulären Bindegewebes.DieZStreifen,dieschwächste Stelleinnerhalbeines Sarkomers,werden auseinander-gerissen. DiesführtzumAustritt vonschmerzauslösenden SubstanzenindenRaumzwischendenMuskelfasern.Dadurch kommteszueinerreflektorischenVerspannungdesMuskels. Für die notwendigen Reparaturen wird vorübergehend der Stoffwechselerhöht.WasseristwesentlichanderEiweiß-Produktion beteiligt. Durch das Wasser werden die Muskeln „aufgebläht“, sie dehnen das umliegende Bindegewebe, der Muskel wird „hart“. Das umliegendeGewebereagiertaufdieseDehnungmitSchmerz. PraktischeHinweise Sinnvoll ist in jedem Fall, die Muskulatur gründlich aufzuwärmen. Dadurch wird die Durchblutung gesteigert und die Koordination verbessert. DiebesteVorbeugunggegenMuskelkaterist,ihnfüreinebestimmte Bewegungsformbereitserlittenzuhaben.2 AlsTherapiehabensichbewährt: • kraft-reduziertes,sehrsanftesTraining • Wärmeanwendungen(z.B.Sauna,heißesBad) Zuvermeidensind • intensivesDehnen • hartesTraining • Massagen 2Böning,Dt.ZeitschriftfürSportmedizin,Jahrgang51,Nr.2(2000) ©Q-FitnessAcademywww.q-fitness.de Muskelkater 12 1.3.2. Energiebereitstellung/ATP AlsuniversellerTransport-undSpeicherstofffürEnergiedientinden ZellenallerLebewesendasAdenosintriphosphat(ATP).Esbesteht aus einer Molekülverbindung (Adenosin), und drei (-tri-) angehängten Phosphatgruppen; daher der komplizierte Name Adenosin – tri – phosphat. Hauptaufgabe des ATP ist es, Energie zwischenzuspeichern und im Bedarfsfall wieder abzugeben. Es funktioniertwieeineArt„Akku“derZelle. DiesePhosphatgruppensinddieeigentlichenEnergieträgerdesATP. Unter Mitwirkung eines Enzyms (ATPase) kann die letzte der drei Phosphatgruppen abgespalten werden, wodurch Adenosindiphosphat(ADP)entsteht(di=zwei).DabeiwirdEnergie freigesetzt. Adenosintriphosphat Diese Energie kann nun für energie-verbrauchende Reaktionen genutztwerden.EinesolcheistzumBeispieldieMuskelkontraktion. 2. Muskulatur DerAnteilderMuskulaturamGesamtkörpergewichtliegtbei40–50 %. Nur knapp 30% der Muskelarbeit wird in mechanische Energie (Bewegung) umgewandelt. Die Muskeln produzieren einen großen TeilderKörperwärme. InRuheverbrauchensieetwa20%derGesamtenergiedesKörpers.Je nach sportlicher Betätigung kann dieser Anteil auf bis zu 90% ansteigen. EswerdendreiArtendesMuskelgewebesunterschieden: Muskulatur dreiArtenMuskelgewebe 1.GlatteMuskulatur vorallemindeninnerenOrganen(indenWändender Blutgefässe,imMagen-Darm-Trakt)zufinden • kontrahiertlangsam • nichtwillentlichgesteuert 2.Skelettmuskulatur • • inderLage,schnellzukontrahieren • ermüdetbeiintensiverBelastung • lässtsichwillentlichsteuern 3.Herzmuskulatur • • • ermüdungsresistent fähig,schnellzukontrahieren willentlichkaumsteuerbar ©Q-FitnessAcademywww.q-fitness.de 13 2.1.Gleit-Filament-Theorie(Huxley) Wenn die Muskelzelle durch einen Nervenimpuls zur Kontraktion angeregtwird,geschiehtbeinahegleichzeitiginallenSarkomerender Muskelzelle das gleiche: die dicken Filamente ziehen die dünnen Filamente von beiden Seiten aus in die Mitte des Sarkomers. Dabei entstehtmechanischeSpannung. AufderfolgendenSeiteistderMechanismusausführlichdargestellt3: 1. Ein Nervenimpuls tritt auf die Muskelzelle und wird zu den Sarkomeren weitergeleitet. Calcium dockt am Troponin an, welches sich daraufhin „wegdreht“. Troponin ist so etwas wie eine „Wegfahrsperre“. 2. Jetzt ist der Weg frei für das Myosin-Köpfchen, um am Aktin anzudocken. 3.UnterEnergieverbrauchkipptdasKöpfchenundziehtdasAktinin RichtungSarkomer-Mitte.WennjetztkeineweitereEnergiezugeführt wird,bleibtdieVerbindungweiterbestehen(àTotenstarre).Wenn erneutEnergiezugeführtwird, 4.kannsichdasMyosinköpfchenwiederlösen. 5.DasTroponindrehtzurückundgibtdasCalziumwiederab. PraktischeHinweise: Kalzium Kalzium ist wesentlich an diesem Prozeß beteiligt. Daher ist es bei Sportbesonderswichtig,denKörperausreichenddamitzuversorgen. Krämpfe beim Sport / während Belastungen lassen sich oft auf Kalzium-Mangelzurückführen. Magnesium Krämpfe in Ruhe (z. B. der nächtliche Wadenkrampf) werden hingegen auf Magnesium-Mangel zurückgeführt. Magnesium wird auchalsdasSalzderinnerenRuhebezeichnet.Magnesiummangellöst beim Menschen Ruhelosigkeit, Nervosität, Reizbarkeit, Kopfschmerzen, Konzentrationsmangel, Müdigkeit, allgemeines Schwächegefühl, Herzrhythmusstörungen und (siehe oben) Muskelkrämpfeaus. 3Wikipedia:„KontraktilerMechanismus“,31.01.2008 ©Q-FitnessAcademywww.q-fitness.de 14 ©Q-FitnessAcademywww.q-fitness.de 15 2.2.Muskelfasertypen MuskelnsindausverschiedenenMuskelfasernzusammengesetzt,die sich in Kontraktionsgeschwindigkeit und Ermüdungsresistenz unterscheiden.EsgibtgrobzweiHaupttypen: • • SchnellzuckendeFasern,sog.FT-Fasern (FTstehtfür„fasttwitch“) LangsamzuckendeFasern,sog.ST-Fasern (STstehtfür„slowtwitch“). FT-Fasernsindeherweiß.Siewerdenvorallembeiintensivenoder „schnellen“Belastungenbeansprucht. ST-Fasern sind eher bei geringeren, langandauernden Belastungen gefragt.Siesindrot.DiesewerdenauchalsTyp-I-Fasernbezeichnet. DieTyp-II-FasernwerdenweiterunterteiltinIIa,IIbundIIc-Fasern. Alle Muskelzellen einer motorischen Einheit gehören immer zum selbenZelltyp.AllerdingsbesitztderMenschkeineMuskeln,indenen nur schnelle oder nur langsame Fasern vorkommen. Die Verteilung von schnellen und langsamen Fasern innerhalb eines bestimmten Muskelsistunterschiedlich.IndenMuskelnderHaltemuskulaturz.B. ist der Anteil der langsamen Fasern deutlich höher. Die Verteilung scheint nicht bei jedem Menschen gleich zu sein: beim Sprinter überwiegendieFT-Fasern,beimMarathonläuferdieST-Fasern. DieFasernimVergleich Typ-I-Fasern(slowtwitch) Typ-II-Fasern(fasttwitch) rot weiß tonisch phasisch VielGlykogen VieleEnzymederaeroben Energiegewinnung VielGlykogen VieleEnzymederanaeroben Energiegewinnung VieleMitochondrien WenigMitochondrien VielMyoglobin WenigMyoglobin Werdenlangsamundkontinuierlich innerviert Werdenschnellunddiskontinuierlich enerviert dichteresKapillarnetzumdieMuskelfasern ©Q-FitnessAcademywww.q-fitness.de 16 DieMotorikdesmenschlichenKörpersumfasstStützmotorikund Zielmotorik.Dementsprechendunterscheidenwirüberwiegend phasischeundüberwiegendtonischeMuskulatur: DietonischeMuskulaturhatHaltefunktion(Stützmotorik).Die phasischeMuskulaturdagegenistfürdieBewegungzuständig,hat alsoeinesogenannteBewegungsfunktion(Zielmotorik). Übersicht:tonischeundphasischeMuskulatur ehertonischeMuskulatur eherphasische Muskulatur tricepsbrachii tonischeMuskeln: àeherdehnen Bizepsbrachii Pectoralismajor phasischeMuskeln: Trapeziusparsdescendens trapeziusparshorizontalis àeherkräftigen Trapeziusparsascendens Rhomboidei Erectorspinae(HWSundLWS) Erectorspinae(BWS) Levatorscapulae Abdominis Ischiocrurales glutaeusmaximus,medius, minimus vastusmedialis,vastuslateralis tibialisanterior rectusfemoris iliopsoas adduktores tensorfasciaelatae piriformis gastrocnemius/soleus TonischeundphasischeMuskulatur Tonisch(ST>FT) Phasisch(St<FT) Funktion Haltung Bewegung Innervation NiedrigeReizschwelle HoheReizschwelle Ermüdung Spät Früh ...neigtzu: Abschwächung Verkürzung ©Q-FitnessAcademywww.q-fitness.de 17 2.2.1. Exkurs:Muskelkrampf Während oder nach intensiven sportlichen Belastungen kommt es manchmal zu Muskelkrämpfen, vor allem in den unteren Extremitäten. Häufigste Ursache dafür sind (beim Sport) Elektrolytstörungen. Durch den Schweiß gehen auch Mineralstoffe verloren, die für das Funktionieren der Muskulatur von entscheidenderBedeutungsind,vorallemSalz,Kalzium,Magnesium undKalium.DieVerlustesolltenalsoausgeglichenwerden.Kalzium und Magnesium benutzen auf dem Weg in den Körper dasselbe Transport“schiffchen“,deshalbistessinnvoll,siezeitlichversetztzu sichzunehmen. 2.2.2. Synergisten–Antagonisten DerMuskel,derhauptsächlichaneinerGelenkbewegungbeteiligtist, wird als Agonist bezeichnet. Bei der Ausführung einer Bewegung arbeitet ein Muskel aber oft nicht allein, sondern mit anderen zusammen. Diese Mitspieler werden Synergisten genannt. Die Muskeln, die an der Gegenbewegung beteiligt sind, heißen Antagonisten. Muskelkrampf AusfluginsgriechischeDrama: Agonos=derHandelnde Synergos=derMit-handelnde Antagonos=derGegenHandelnde 2.2.3. Ursprung–Ansatz Die Befestigung des Muskels an dem beweglicheren Knochen heißt Ansatz, die Befestigung am relativ unbeweglicheren (fixierten) Knochen heißt Ursprung. Der Ursprung liegt normalerweise eher proximal,derAnsatzeherdistal. 2.2.4. Sehnen Durch die Sehnen wird die Zugkraft des Muskels auf die Knochen übertragen. Die Sehnen bestehen aus sehr straffen Bindegewebsfasern von einer außerordentlich hohen Zugfestigkeit. Die Dehnfähigkeit von Sehnen liegt bei nur etwa 5% Flächenhaft angelegteSehnenheißenSehnenplatten(Aponeurosen) Wegen der hohen Empfindlichkeit von Sehnen gegen Reibung und Druck, weisen die Sehnen an bestimmten Stellen Sehnenscheiden, Schleimbeutel und Sesambeine auf (z.B. Kniescheibe). Sehnen sind regenerationsfähig. ©Q-FitnessAcademywww.q-fitness.de 18 2.2.5. SchleimbeutelundSehnenscheiden Die Schleimbeutel sind kleine flüssigkeitsgefüllte Bindegewebssäckchen, die sich überall dort befinden, wo Muskeln und Sehnen über Knochenvorsprünge gleiten. Sie wirken wir Wasserkissen,diedieReibungvermindern. DieSehnenscheidensindflüssigkeitsgefüllteBindegewebsschläuche, in denen die Sehnen überall dort gleiten, wo sie abgewinkelt über KnochenvorsprüngeoderBänderlaufen. 3. Nerven 3.1.Nervensysteme 3.1.1. DaszentraleNervensystem(ZNS) DasZNSbestehtausGehirnundRückenmark.DasRückenmarkist ein 1 cm dickes und 40 bis 45 cm langes Nervenkabel, das den knöchernen Wirbelkanal vom Hinterhauptsloch bis zum ersten Lendenwirbeldurchzieht. Überafferente(zuführende)NervenfasernwerdenInformationen andasZNSgeleitet. Merksatz:DerAfferentdenBaumhinauf. Über efferente (ableitende) Nervenfasern werden Befehle an die OrganedesKörpersweitergeleitet. Ein Querschnitt durch das Rückenmark zeigt eine dunklere, schmetterlingsförmige Figur in der Mitte, die sogenannte graue Substanz. Sie enthält in ihrem Vorderhorn hauptsächlich efferente Nerven, insbesondere die motorischen Vorderhornzellen, die zur Muskulaturziehen. DasZNSistfürdiePlanungundUmsetzungvonBewegungzuständig. FürdieBewegungskoordinationvonbesondererBedeutungsinddie propriozeptivenReflexe. Schleimbeutel Sehnenscheiden ZNS afferenteFasernzumZNS lat.proprio=selbst lat.–zeption=Wahrnehmung Muskelspindeln àDehnreflex Sehnenspindeln àHemmreflex PropriozeptiveReflexe Bei den Propriozeptoren handelt es sich um Rezeptoren in den Muskeln,SehnenundGelenken,diedemNervensystemStellungund LagedesKörpersbzw.derExtremitätenimRaummitteilen. Der für die motorische Steuerung wichtigste Reflex ist der Muskeldehnungsreflex, dessen Rezeptoren die Muskelspindeln4 sind. Das sind Muskelfasern, die nur in ihren Endabschnitten kontraktionsfähigsind. 4intrafusaleMuskelfasern(lat.Fusus=Spindel),dievoneinerspindelförmigen ©Q-FitnessAcademywww.q-fitness.de bindegewebigenHülleumschlossensind 19 In ihrem mittleren Abschnitt besitzen sie einen Dehnungsrezeptor (Dilatorezeptor), der bei Muskeldehnung gedehnt, bei Muskelkontraktionentspanntwird. Wird ein Muskel gedehnt, melden dies die Muskelspindeln und veranlassenreflektorischeineKontraktion.Sieverhinderndamiteine zustarkemuskuläreÜberdehnung. EntgegengesetztarbeitendieSehnenspindeln(sog.Golgi-Organe): wird durch eine zu starke Muskelkontraktion die Sehne zu stark gedehnt, reagieren die Sehnenspindeln und sorgen dafür, daß die Kontraktionreduziertwird. DehnungsreflexebremsenüberschiessendeBewegungenraschab undbildensomitdieVoraussetzungfürflüssigeBewegungsfolgen. DurchTrainingwirddieFeinabstimmungallerreflektorischen Mechanismenoptimiert.DerdurchmangelndesTrainingeintretende Übungsverlustistu.a.aufdieabnehmendeEinstellschärfeder reflektorischenRegulationsmechanismenzurückzuführen. Schutzreflexe Auslöser Muskelspindel = Dehnungder Dehnreflex Muskulatur Wirkung=Reflex Kontraktion Muskulatur der Sehnenspindel= Spannung auf der Hemmung der Hemmreflex Sehne Muskelkontraktion BeimStretchingversuchtmanalso,denDehnreflexzuumgehenund den Hemmreflex auszunützen. Muskel- und Sehnenspindeln regulierenauchdenMuskeltonus(Grundspannung). at.cerebrum=dasGehirn lat.spina=derDorn,derWirbel 3.1.2. DaszerebrospinaleNervensystem DasanimaleoderzerebrospinaleNervensystemistimwesentlichen Daszerebro-spinaleSystemist also das Nervensystem im der Willkür unterworfen und reagiert auf Sinneseindrücke der GehirnundimRücken UmweltmeistwiedermiteinerAntwortnachaußen.dieReaktionauf wechselnde Umgebungsbedingungen besteht meistens in einer lat.anima=dieSeele AktivierungderSkelettmuskulatur.Dementsprechendunterscheidet lat. motor à movere = maninnerhalbdesanimalenNervensystemsdassensorischeSystem, bewegen dasdieSignalederSinnesorganeaufnimmtundverarbeitet,unddas lat.vegetare=beleben motorische System, das daraufhin die willkürliche Muskeltätigkeit steuert. ©Q-FitnessAcademywww.q-fitness.de 20 3.1.3. DasvegetativeNervensystem Das autonome, unwillkürliche oder vegetative Nervensystem passt Sympathikus dieFunktionendesKörpersdenAnforderungenderAußenweltan.Es regeltdieAtmung,denKreislauf,dieVerdauung,denStoffwechsel,die KörpertemperaturunddieFortpflanzung.EsbestehtauszweiTeilen, diealsGegenspielerarbeiten: Der sympathische Teil regt die Herztätigkeit an, erweitert die Atemwege, sorgt für die Kontraktion der Arterien und hemmt den Parasympathikus Verdauungsapparat;aufdieseWeisebereiteterdenOrganismusauf körperlicheAnstrengungvor. Durch Übertraining kommt es DieumgekehrteWirkunghatdasparasympathischeSystem.Esstellt zu einer Dominanz des Sympathikus unter denKörperaufNahrungsaufnahme,VerdauungundRuheein. Durch regelmäßiges sportliches Training kommt es zu einer Ruhebedingungen. Typische Symptome sind dabei zunehmenden Dominanz des Parasympathikus mit einer Übererregtheit, Aggressivität, erhöhte UmschaltungaufErholung,allgemeineStoffwechsel-ökonomisierung Schlaflosigkeit, Herzfrequenz. und psychische Dämpfung im Sinne einer erhöhten „inneren Ruhe“ und Ausgeglichenheit. Parallel dazu stimuliert der Sympathikus verschiedeneOrgansystemezuerhöhterLeistungsfähigkeit. ©Q-FitnessAcademywww.q-fitness.de 21 3.1.4. AufbaueinerNervenzelle5 Die Grundeinheit des Zentralnervensystems (ZNS) bildet die Nervenzelle(=Neuron).Diesesetztsichzusammenaus • demZellkörper, • kurzenZellfortsätzen(denDendriten)und • einemlangenZellfortsatz(NeuritoderAxon). • Die Dendriten dienen der Informationsaufnahme, der Neurit der Informationsweiterleitung. Mehrere Neuriten zusammen ergeben einenNerv.DasganzeistsoähnlichaufgebautwiebeidenMuskeln: MuskelfaseràMuskelfaserbündelàMuskel. NervenzelleàNervenfaserbündelàNerv Der motorische Nerv, der für die Muskelkontraktion verantwortlich ist,teiltsichbeiderAnkunftamMuskelinvieleNervenfasernauf,die jeweils über eine motorische Endplatte eine bestimmte Anzahl von Muskelfaserninnervieren.DieGesamtheitdervoneinermotorischen Nervenzelle innervierten Muskelfasern wird als motorische Einheit bezeichnet. 5Grafikauswikipedia„Neuron“,31.01.2008 ©Q-FitnessAcademywww.q-fitness.de 22 4. MotorischesLernen An der Bewegungssteuerung sind zahlreiche verschiedene Systeme beteiligt. Die Optimierung der Zusammenarbeit dieser Systeme ist Teil des motorischen Lernprozesses. Das Zusammenspiel der verschiedenenSteuerungsebenenwirdverbessert;Bewegungen,die anfangs höchste Konzentration und bewusste Kontrolle erfordern, werdenzunehmendautomatisiertunddasGroßhirndamitentlastet. Am Anfang des Lernprozesses steht die Grobform einer Bewegung. Typisch dafür sind die besonders beim Anfänger zu beobachtenden überschüssigen und räumlich-zeitlich schlecht koordinierten Mitbewegungen. Im Laufe der Zeit jedoch werden die Bewegungen immersaubererundkoordinierter.AmEndedesLernprozessessteht danndieFein-undFeinstformeinerBewegung. DievierPhasendesBewegungslernens PrämotorischePhase 4Phasendes Bewegungslernens lat.prä-=vorher lat.motor-=Bewegen Die Zielübung wird erklärt oder demonstriert; es werden erste Vorstellungen vom Gesamtbewegungsablauf vermittelt. Die vermittelten Informationen (visuell, auditiv) lassen erste grobe Assoziationskreise entstehen. In diesem Zusammenhang spricht manauchvonBewegungsschleifen.InderprämotorischenPhase entsteht schon eine solche verschwommene und unscharfe Bewegungsschleife. PhasederGrobkoordination DieeigentlicheBewegungwirdvonvielenüberflüssigenAktionen begleitet. Der Bewegungsablauf ist räumlich-zeitlich schlecht gegliedert, die Mitaktivierung der Antagonisten hemmt die Bewegung. Es wird insgesamt mehr Muskulatur aktiviert, als erforderlichwäre.IndieserPhaseistdieBewegungsausführung mit sehr viel Energie und Konzentration verbunden. Der BewegungsablauffestigtsichinseinenGrundstrukturen. PhasederFeinkoordination Die Abläufe im Körper werden auf die bewegungsrelevanten Hirnareale und Muskeln konzentriert. Das führt zu einer zunehmenden Ökonomisierung der Bewegung. Visuelle und verbaleInformationenwerdendifferenzierteraufgenommenund verarbeitet.ZunehmendwirdaufkinästhetischeRückmeldungen aus dem Körper zurückgegriffen. Auch vorherige Bewegungserfahrungenwerdenmiteinbezogen.DieBewegungen erhaltenihreFeinstruktur. motorischesLernen ©Q-FitnessAcademywww.q-fitness.de 23 PhasederAutomatie Die Koordination der Bewegung wird so automatisiert, daß sich die Bewegung auch ohne bewußte Aufmerksamkeit realisieren läßt.DerBewegungsablaufistineinerfestenBewegungsschleife verankert. VisuelleundauditiveInformationentretenzugunstenkinästhetischer WahrnehmungenimmermehrindenHintergrund. Wichtige Voraussetzungen für das Bewegungslernen sind die Wahrnehmung und die Gedächtnisbildung. Die Wahrnehmung kann visuell, auditiv oder kinästhetisch6 erfolgen. Zu Beginn eines psychomotorischen Lernprozesses dominieren die visuellen und auditiven Informationsanteile, in der Folge spielen die kinästhetischenInformationeneinezunehmendbedeutendeRolle. OffenbarkannmaneinzelneTeilabschnitteeineshochkoordinierten Bewegungsablaufs gesondert voneinander behalten und im BedarfsfallinandererReihenfolgewiederzusammensetzen. BesondersinderPhasederGrobkoordinationkönnensichemotionale Reaktionen wie Angst oder Unsicherheit erschwerend auf den Lernprozess auswirken. Der Lehrer oder Trainer kann dem nur entgegenwirken, wenn er in der Lage ist, von Anfang an eine völlig stressfreie Lernatmosphäre zu schaffen und den komplizierten Bewegungsablauf in harmlose Einzelteile zu zerlegen, die ohne Unsicherheitnacheinandereingeübtwerden. 5. DasHerz-Kreislauf-System7 Das Herz-Kreislauf-System hat zwei Hauptaufgaben: einerseits die Versorgung des Körpers mit Nähr- und Wirkstoffen, sowie mit Sauerstoff, andererseits den Abtransport von Stoffwechselendprodukten. EswerdenzweigroßeKreislaufsystemeunterschieden:der(große) Körperkreislaufundder(kleine)Lungenkreislauf. DerKörperkreislaufversorgtalleOrganedesKörpers.Erbeginntin derlinkenHerzkammerundendetimrechtenVorhofdesHerzens. GrafikausWikipedia,„HerzKreislauf-System“,31.01.2008 6Kinästhesie:derBewegungs-u.Lagesinn(Muskelsinn);dieFähigkeitzurEmpfindungderRichtungu. 7 GeschwindigkeitderBewegungenderGliedmaßengegeneinander ©Q-FitnessAcademywww.q-fitness.de 24 Der Lungenkreislauf dient dem Gasaustausch: kohlendioxidreiches BlutwirdinderLungeinsauerstoffreichesBlut„umgewandelt“.Der LungenkreislaufbeginntmitderrechtenHerzkammerundendetim linkenVorhof. Gefäße,indenendasBlutvomHerzenwegtransportiertwird,heißen Arterien, Gefäße,indenendasBlutzumHerzenhintransportiertwird,heißen Venen. AusderlinkenHerzkammergelangtdassauerstoffreicheBlutüberdie Hauptschlagader(Aorta)indenKörperkreislauf.ImKörperwirddas BlutinimmerkleinerenKanälen(ArterienàArteriolen)verteilt,bis schließlichindenKapillarenderNährstoff-Austauschstattfindet.Das Blut gibt den Sauerstoff ab und nimmt dafür Kohlenstoffdioxid auf (CO2).Diesessauerstoff-armeBlutgelangtüberdieVenenzurückzum Herzen,genauer:indenrechtenVorhofundwirdvondortdirektin dieLungegeschickt.HierfindetwiedereinGas-Austauschstatt.Das frische, sauerstoffreiche Blut gelangt über die Lungenvene zurück zumlinkenVorhof.ÜberdielinkeHerzkammergehteswiederinden Körper. ©Q-FitnessAcademywww.q-fitness.de 25 5.1.DasHerz 5.1.1. AufbauundFunktion Die Größe des Herzens entspricht in der Regel der Faust seines Trägers.BeimUntrainiertenbeträgtdasHerzgewichtetwa250–300 g(Frau)bzw.300–350g(Mann). DasHerzistauszweinebeneinanderliegendenEinzelpumpen aufgebaut(Druck-Saug-Pumpe).DasHerzuntergliedertsichinvier Hohlräume:diebeidenmuskelstarkenKammern(Ventrikel)unddie beidenmuskelschwachenVorhöfe(Atrien). Aus der linken Kammer wird das sauerstoffreiche Blut in die große Körperschlagader (Aorta) gepumpt. Zwischen der Kammer und der AortaliegteineTaschenklappe(Aortenklappe),dieeinzurückfließen des Blutes verhindert und so dafür sorgt, daß das Blut nur in eine Richtung fließen kann. Von der Aorta geht es über verschiedene ArterienundArteriolenbiszudenKapillaren,wodieVersorgungder verschiedenenKörpergewebestattfindet. ©Q-FitnessAcademywww.q-fitness.de Druck-Saug-Pumpemitvier Hohlräumen lat.ventrikulus=kleinerBauch lat.Atrium=derVorhof lat.capillus=dasHaar àhaarfeine,hauchdünne Gefäße Die Arteriolen können sichaktivengoderweit stellen und so die Blutverteilung regulieren. Über die Venolen und Venen gelangt das sauerstoffarme und kohlendioxidreiche 26 Blut über zwei Hohlvenen in den rechten Vorhof. Das rechte Herz saugt das Blut aus den Hohlvenen und pumpt es über die rechte Kammer weiter in die Lungenarterie (Arteria pulmonalis). Auch zwischen Vorhof und Kammer gibt es Klappen (sogenannte Segelklappen), die einen Rückfluss des Blutes verhindern sollen. Zwischen rechter Kammer und Lungenarterie liegt entsprechend ebenfalls eine Taschenklappe (Pulmonalklappe). Das Blut gelangt überdieLungenarterieindieLunge,woderGasaustauschstattfindet. Über die Lungenvene wird das sauerstoffreiche Blut zurück zum Herzengeleitet.EsgelangtindenlinkenVorhofundvondortweiter in die linke Kammer. Hier beginnt wieder der Körperkreislauf. Das Herz selbst wird über die Herzkranzgefäße versorgt. Es verbraucht etwa5-8%derausgestoßenenBlutmenge. DasHerzregeltunternormalenBedingungenseineTätigkeitselbst. Bei Belastung kommt es unter Einfluss des Sympathikus zu einer Steigerung der Herzfrequenz; auch die Kraft der Herzmuskelkontraktionen wird erhöht. Unter Einfluss des ParasympathikuskommteszueinerDrosselungderHerztätigkeit. DasHerzistein selbstregulierenderMuskel.Es wirdvonSympathikusund vomParasympathikus beeinflusst. Blutdruck: gr.sys-=zusammen gr.stole-=„stellen“ gr.dia=weit systole=zusammenziehen 5.1.2. Systole/Diastole Die Herztätigkeit ist durch den Wechsel von Kontraktion (Systole) undErschlaffung(Diastole)gekennzeichnet.JenachBedarfmußdas HerzeinemehroderwenigergroßeAuswurfleistungerbringen. diastole=weitstellen Schlagvolumen Herzfrequenz 5.1.3. Schlagvolumen/Herzfrequenz/Herzzeitvolumen DasSchlagvolumenistdieMengeBlut,dieproKontraktionausder HerzkammerindieBlutbahnausgeworfenwird.EsbeträgtinRuhe70 –100mlBlut.EssteigtbeiBelastungnurwenig,bisetwa120ml. DieHerzfrequenzgibtdieAnzahlderHerzschlägeproMinutean.Sie beträgtinRuhe60–90S/min.BeikörperlichenBelastungenkanndie Herzfrequenz beim Untrainierten etwa um das Dreifache ansteigen undWerteüber200SchlägeproMinuteerreichen. KinderundJugendlichehabenaufgrundihrerkleinerenHerzeneine höhereHerzfrequenz.Frequenzenbiszu240SchlägeunterBelastung sindmöglich. ©Q-FitnessAcademywww.q-fitness.de 27 DieproZeiteinheitbeförderteBlutmengewirdalsHerzzeitvolumen bezeichnet.DasProduktausSchlagvolumenundHerzfrequenzergibt dasHerzzeitvolumen.DasHerzzeitvolumenwirdnormalerweiseals Herzminutenvolumenangegeben(Herzminutenvolumen). DerRuhewertbeträgt5-7l/min,dersichunterBelastungauf20-25 l/min steigern kann. Es gibt zwei Möglichkeiten, das Herzminutenvolumen zu steigern: zum einen durch eine Steigerung der Herzfrequenz, zum anderen durch eine Zunahme des Schlagvolumens. Untrainierte steigern das HMV vorwiegend durch Herzfrequenzzunahme. Bei Trainierten steigt dagegen das Schlagvolumen.DieSchlagvolumenzunahmeistenergetischgünstiger für den Körper: es wird weniger Sauerstoff benötigt als bei der Frequenzzunahme. 5.1.4. AuswirkungenvonAusdauertrainingaufdasHerz Ausdauertraining führt zu einer Hypertrophie des Herzens, verbunden mit einer Erweiterung (Dilatation) der Herzhöhlen. DadurchwirddieHerzarbeitwesentlichökonomisiert:Esmußfürdie gleiche Auswurfmenge weniger arbeiten. Durch ein erhöhtes Schlagvolumen reduziert sich auch die Herzfrequenz. Des weiteren wirddieVersorgungdesHerzensselbstverbessert. 5.1.5. NährstoffverbrauchdesHerzens DerEnergiebedarfdesHerzenswirdaufaerobemWegebereitgestellt. Das Herz ist in der Lage, neben Glucose auch freie Fettsäuren und LaktatausdemBlutaufzunehmenundzuverwerten(„Allesfresser“). Während diese drei Brennstoffe in Körperruhe zu etwa gleichen Anteilen energieliefernd eingesetzt werden, steigt bei körperlicher BelastungdieVerwertungdesenergiereichenLaktatsaufüber60% desBrennstoffgemischsan. Entsprechendhochistmitbiszu30mlO2/minder SauerstoffverbrauchdesHerzens(ca.10%desgesamten Ruhesauerstoffverbrauchs),obwohldieHerzmassenur0,5%der Körpermassebeträgt. ©Q-FitnessAcademywww.q-fitness.de 28 5.1.6. AufbauderGefäßwände DieWändederArterienundderVenensindähnlichaufgebaut.Eine innereSchicht(Intima)bildeteineglatteOberfläche,andersichdas Blut normalerweise nicht ablagern kann. Die äußere Schicht (Adventitia) besteht aus Bindegewebsmaterial. Die mittlere Schicht (Media)bestehtauseinerLagevonringförmigangeordnetenFasern glatterMuskulatur.DurchdieseMuskelschichtkönnensichdieGefäße aktivweitoderengstellen. ©Q-FitnessAcademywww.q-fitness.de 29 5.1.7. Blutgefäße ManunterscheidetArterien,Arteriolen,KapillarenundVenen. AusschließlichindenKapillarenfindetdieVersorgungder KörpergewebemitNährstoffenetc.statt.DieübrigenGefäßedienen nurdemTransport. DadieGesamtmengedesBlutesnichtausreicht,umalle OrganbezirkegleichzeitigoptimalmitSauerstoffzuversorgen,wird dieAnzahlderdurchblutetenKapillarennachdemBedarfder Gewebereguliert.BeikörperlicherRuhesindz.B.3⁄4aller Muskelkapillarenverschlossen.DafürwerdenandereGewebe besserdurchblutet.DadieVerdauungsorganenachdemEssen besondersstarkdurchblutetwerden,istesungünstig,größere MuskelgruppenunddamitdenGesamtorganismusunmittelbarnach derEinnahmeeinerMahlzeitintensivzubelasten.Außerdemkommt eszueinervermindertenHirndurchblutungunddernachdemEssen auftretendenMüdigkeit. BeikörperlicherBetätigungwirddieSkelettmuskulaturmehrmit Blutversorgt,dieVerdauungsorganeweniger.SämtlicheKapillaren werdengeöffnetundzusätzlichnocherweitert.Durchregelmäßiges AusdauertrainingkommtessogarzurKapillarneubildung. 5.1.8. Blutdruck DietreibendeKraftfürdieZirkulationdesBlutesistderarterielle Blutdruck.ErwirddurchdiePumpleistungdesHerzenserzeugtund schwanktzwischensystolischem(ca.120mmHg)unddiastolischem Blutdruck(ca.80mmHg).DersystolischeBlutdruckentsprichtdem Druck,dendasHerzinseinerKontraktionsphaseerzeugt.Der diastolischeBlutdruckwirddurchdieWindkesselfunktionder großenGefäßstämme,insbesonderederAorta,hervorgebracht,und instarkemMaßevomperipherenWiderstand,vorallemder Arteriolenbeeinflusst. 5.1.9. Windkesselfunktion DieherznahenArterien,insbesonderedieAorta,dehnensichdurch dasvomHerzenruckartigausgeworfeneBlutkurzauf.Währendsich derHerzmuskelinderDiastoleentspannt,ziehtsichdieGefäßwand wiederzusammenundschiebtsodassinihrgespeicherteBlut weiter.SokommteszueinemkontinuierlichenBlutstrom. ©Q-FitnessAcademywww.q-fitness.de 30 5.1.10. Richtwerte NachderDefinitionderWHOgeltenfolgendeRichtwerte: Richtwerte:„120zu80“ Normalwert Grenzbereich Bluthochdruck InmmHg Systolisch Bis139 149–159 >160 Diastlisch Bis89 90–94 >95 NichtmedikamentöseBehandlungsmöglichkeitenbeiBluthochdruck: • Übergewichtabbauen • Salzkonsumaufca.6g/Tagsenken • Raucheneinstellen • Alkoholkonsumstarkverringernbzw.völligeinstellen 5.1.11. DasBlut DasBluthatverschiedeneFunktionenimKörper: • • • Atemfunktion o EstransportiertSauerstoffzudenKörperzellenund Kohlendioxidvonihnenweg Nährfunktion o EsversorgtdieKörperzellenmitallenwichtigen Nährstoffen,darüberhinaustransportiertes Stoffwechselendprodukteab.AuchWasser,Hormone undandereWirkstoffe(z.B.Elektrolyte,Vitamine) werdenüberdasBluttransportiert Wärmetransportfunktion o ÜberdasBlutwirdWärmeimganzenKörperverteilt. ÜberschüssigeWärmewirdandieKörperoberfläche geleitet. Sauerstoff-undKohlendioxidträgerimBlutistdasHämoglobinin denrotenBlutkörperchen(Erythrozten) ©Q-FitnessAcademywww.q-fitness.de 31 6. Lunge 6.1. AufbauderAtemwege Luftröhre(Trachea) ÜberdieäußerenAtemwege(MundundNase)gelangtdieLuftdurch den Rachen in die Luftröhre. Die Luftröhre ist die wichtigste SauerstoffleitungdesKörpersundwirddurchstarkenKnorpelgegen Schädengesichert. Bronchien Die Luftröhre führt bis runter in den Brustkorb, wo sie sich in eine linkeundrechteHälfteaufteilt.AuchlinkerundrechterAstgenannt. Diese beiden Äste verzweigen sich weiter in die Lungenflügel. Die LungenflügelverzweigensichwiederumweiterindieBronchienund Bronchiolen. Die Bronchien funktionieren in der Lunge wie ein Filter. Sie filtern Fremdkörper und Krankheitserreger aus der Luft heraus. Das geschieht über die spezielle Schleimhaut der Bronchien. In dieser Schleimhaut befinden sich die kleinen Flimmerhärchen, die die Fremdkörper und Krankheitserreger dann wieder aus der Lunge befördern. Schleim und Dreck können ausgehustet oder unwillkürlich verschlucktwerden. ©Q-FitnessAcademywww.q-fitness.de 32 Lungenflügel DieLungenimmtimBrustkorbfastdenkomplettenPlatzeinundteilt sich in den linken und rechten Lungenflügel auf. Die Form der LungenflügelgleichtetwadereinesKegels. Die Lungenflügel reichen von der unteren Basis am Zwerchfell bis hochzudenjeweiligenSchlüsselbeinen.DasZwerchfell(Diaphragma) ist der wichtigste Atemmuskel und trennt den Bauchraum von der Brusthöhle. Lungenbläschen(Alveolen) In den Lungenflügeln befinden sich die Lungenläppchen und in den LungenläppchenfindenwirdieLungenbläschen.DiesesindmitLuft gefülltundübernehmendieAufgabedesGasaustauschsmitdemBlut. Die Lungenläppchen nehmen den Sauerstoff aus der Luft auf und gebendasKohlendioxidandieBläschenab. MechanikderAtmung ObwohldieLungefastdengesamtenBrustkorbausfüllt,istsienicht fest mit dem Brustkorb verbunden. Die Lunge wird vom Lungenfell umgeben und der Brustkorb von innen vom Rippenfell bedeckt. Zwischen diesen beiden „Häuten“ liegt ein dünner Flüssigkeitsfilm. Das führt dazu, dass die Lunge jede Bewegung des Brustkorbs mitmacht.Trotzdemsindbeidegegeneinanderverschiebbar. Die Atmung ist ein Zusammenspiel aus aktiver und passiver Muskelbewegung. Beim Einatmen werden die wichtigsten Atemmuskeln kontrahiert. Dazu zählen die Zwischenrippenmuskeln und das Zwerchfell. Diese Muskelnnenntmanauch„Atempumpe“. NebendenAtemmuskelngibtesnochdieAtemhilfsmuskelnwiez.B. denm.serratusanterior. DieZusammenarbeitderAtem-undderAtemhilfsmuskelnermöglicht so,dassderBrustkorbsichweitenkannwasgleichzeitigdazuführt, dassdieLungesichebenfallsweitet.SoentstehteinUnterdruckder dieLuftindieLungesaugt. DasAusatmenfunktioniertgenauaufumgekehrteWeise.DieAtem- und Atemhilfsmuskeln entspannen sich, der Brustkorb, und somit auchdieLunge,verengtsichundpresstdieLuftwiederausderLunge heraus. ©Q-FitnessAcademywww.q-fitness.de 33 6.2. GasaustauschinderLunge Das sauerstoffentsättigte Blut fließt aus dem Körper zum rechten HerzenzurückundwirdvondortaufbeideLungenflügelverteilt.Es landetalsoindenLungenkapillaren. DasNetzderLungenkapillarenistsodicht,dassjedesLungenbläschen voneinemdichtenLungenkapillarennetzumgebenist. HiertrittderSauerstoffausdenLungenbläschenindasKapillarblut und das Kohlendioxid aus dem Kapillarblut in die Lungenbläschen über. AusdemdunkelrotenvenösenBlutwirdhellrotesarteriellesBlut,das überdieLungenvenezumlinkenHerzengelangt.Vondortgelangtes wiederindengroßenKreislauf. DerTransportdesSauerstoffsunddesKohlendioxydszwischenden luftgefüllten Lungenbläschen und den flüssigkeitsgefüllten LungenkapillarengeschiehtdurchDiffusion. Diffusion bedeutet, dass zwei Stoffe sich vollständig miteinander mischenohneäußereEinflüsse.AlsBeispielkannmansichvorstellen, dassmanineinenBehältermitWassereinenTropfenTintegibt.Nach undnachmischensichTinteundWasserohne,dassmanaktivetwas tunmuss. 6.3. WelchenNutzenhatesfürmichalsTrainerdieseDingezu wissen? • • • • LungenfunktionkannwiedieMuskulaturtrainiertwerden Bei Ausdauerleistungssportarten bricht meist nicht die MuskulatursonderndieLungezuerstein(?) Bei einigen Kursformaten oder Übungen ist eine besondere Atmung gefragt, wichtig zu wissen welche Muskulatur wie angesteuertwerdensoll ©Q-FitnessAcademywww.q-fitness.de 34 6.4. Exkurs:BlutgeschmackundBrenneninderLunge Wie auch die Muskulatur, wird die Lunge bei sportlicher Belastung stärker als normal durchblutet. Das heißt also, dass auch die Schleimhaut der Bronchien erheblich mehr zu tun hat als unter normalenBedingungen. Unter diesen Umständen kann es dann dazu kommen, dass geringe MengenBlutaufderBronchialschleimhauthängenbleibenundüber die feinen Flimmerhärchen in den Mundraum gelangen. Dort schmeckenwirdanndasBlut. DiesegeringenMengensindabervölligunbedenklich. DergesamteVorgangistvergleichbarmitdemReibenaufderHaut. Die Haut ist daraufhin gereizt und wird rot. Die intensive sportliche Belastung reizt nun die Lunge, die wird allerdingsnichtrotsonderndieReizungmachtsichdurchdeneben genanntenProzessindenBronchienunddasbrennendeGefühlinder Lungebemerkbar.EskannzuHustenkommen. ©Q-FitnessAcademywww.q-fitness.de 35 7. Knochen 7.1.Knochenzusammensetzungund–struktur Knochen: fest,aberauchelastisch Zusammensetzung: 2/3anorganisch(Mineralien) 1/3organisch(Knochenzellen,Blutgefässe) BeieinemNeugeborenenistdasVerhältniszwischenanorganischen und organischen Verbindungen 1:1, während es bei einem 6070jährigen Menschen 7:1 beträgt. Das erklärt die Elastizität des SkelettsinjungenJahrenundseineSprödheitimhohenAlter. Die Knochen befinden sich in ständigem Auf- und Abbau. Die StoffwechselratevonKnochenistsehrniedrig,daherpassensiesich nurlangsamanBelastungenan. 7.2.Knochenaufbau 1. Knochenhaut(Periost) SieernährtdenKnochen.VonihrausdringenBlutgefässeinden Knochenein. 2. Knochenrinde(Kompakta) DieKnochenrindeistsehrfest,deswegenheißtsieKompakta. 3. Knochenbälkchen(Spongiosa),diesichlangfristigden Druckbelastungenanpassen. EssiehteinbißchenauswieeinSchwamm(=lat.Spongi).Bei RöhrenknochenbefindensichKnochenbälkchennurinden Endabschnitten;dieHohlräumesindmitKnochenmarkgefüllt (Blutbildung) Knochen:festundelastisch gr.peri-=um,herum; gr.os..=Knochen. Periostheißtalsowörtlich„um denKnochenherum“= Knochenhaut Knochensindin„Leichtbauweise“konstruiert: ©Q-FitnessAcademywww.q-fitness.de 36 MinimumanMaterial MaximumanFestigkeit ©Q-FitnessAcademywww.q-fitness.de 37 LänglichgeformteKnochenwerdenalsRöhrenknochenbezeichnet. InderMittebefindetsichdieDiaphyse.Diebeiden äußerenTeilewerdenEpiphysengenannt.8 DazwischenbefindetsichdieEpiphysenfuge,diesist dieLängenwachstumszone. gr.dia=weit,dazwischen gr.phyein=wachsen gr.epi-=auf Knorpel gr.bradys=langsam gr.trophikos=Nahrung àbradytroph:verlangsamter, herabgesetzterStoffwechsel In der Diaphyse ist eher kompakter Knochen anzutreffen, in den Epiphysen eher spongiöser Knochen. DieanorganischenBestandteile,dieMineralienund der Knochenkalk, verleihen dem Knochen seine Härte und die organischen Bestandteile, die Bindegewebsfasern, die Elastizität. Dies ist vergleichbarmitdemimGebäudebauverwendeten Stahlbeton:währenddieEisenstäbedieBiegsamkeit und damit die Widerstandsfähigkeit gegen Zugkräfte ermöglichen, sorgt der Beton für die Härte und somit die Widerstandsfähigkeit gegenDruckkräfte. EsgibtverschiedeneKnochenformen. &siehedazuSportanatomie,S.18,19 7.3.Knorpel An den Enden geht der Knochen oft in Knorpel über. Dieser ist besonders druckfest und widersteht gut mechanischen Beanspruchungen. Da er nicht von Blutgefäßen durchzogen wird, musseralleindurchDiffusionvonNährstoffenundSauerstoffausden umgebendenGewebenversorgtwerden.Knorpelgehörtzudensog. bradytrophen Geweben, mit niedriger Stoffwechselaktivität. Seine Regenerationsfähigkeit ist gering, weshalb Verletzungen der Gelenkknorpel oder der ebenfalls aus Knorpelgewebe bestehenden Meniskenschlechtheilen. &siehedazuSportanatomie,S.26-29 Röhrenknochen 8gr.epi=auf ©Q-FitnessAcademywww.q-fitness.de 38 7.4.Exkurs:Osteoporose Knochenkannnurkräftigwerdenbzw.bleiben,wennerregelmäßig undlangfristigäußerlicheReizezumWachstumerhält.Werdendem Knochen aufgrund des heute vielfach verbreiteten chronischen Bewegungsmangels die notwendigen Reize zum Erhalt bzw. der Steigerung seiner Belastbarkeit nicht gegeben, kommt es zur EntwicklungeinerOsteoporose,auchKnochenschwundgenannt. Die Abnahme der Knochendichte kann bereits im Kindes- und Jugendalter erfolgen, wenn sich die Kinder bzw. Jugendlichen nicht genügendbewegen.Normalerweisewerdenetwa98%derspäteren Knochenspitzenmasse in diesem Zeitraum durch entsprechende Bewegungsaktivitäten aufgebaut. Der natürliche Bewegungsdrang der Kinder war bislang ein Garant für diese Basisarbeit. Durch das täglicheHerumtollen,Springen,Klettern,und„fangen“spielen,wurde aufnatürlicheArtundWeisedafürgesorgt,daßdasKnochenskelett ausreichendeTrainingsreizezuseinerEntwicklungerhielt.Heuteist dasvielfachnichtmehrderFall(Fernseher,Computer,Schule). Für das Entstehen einer Osteoporose gibt es eine Vielzahl von sogenannten Risikofaktoren. Sie tritt gehäuft bei Frauen nach der Menopause auf. Trotzdem gilt: Bewegungsmangel ist zu jedem Zeitpunkt im Leben der entscheidende Faktor für die Entwicklung einer Osteoporose. Alle übrigen Faktoren sind nur zusätzliche Komponenten, die den Knochenabbau bei bestehendem Bewegungsmangel beschleunigen. Wer lebensbegleitend ein adäquatesKrafttrainingbetreibt,hatkeineOsteoporose. RisikofaktorenfürdieOsteoporoseentwicklung(nach Weineck): • GenetischeDisposition • Östrogenmangel • SchlankerHabitus,helledünneHaut,blonderTyp,graziler Skelettbau • SitzendeTätigkeit,keinSport • StarkesRauchen,Alkohol,Koffein NichtAlterschwächtdieKnochen,sondernInaktivität! ©Q-FitnessAcademywww.q-fitness.de 39 7.4.1. Trainingsauswirkungenaufdenpassiven Bewegungsapparat Knochenwirdkräftiger,stabiler,belastbarer Auch Knorpel reagiert auf Belastung. Bei kurzzeitigen Belastungen kommt es zu einer zeitlich begrenzten Flüssigkeitsaufnahme Dadurch wird er resistenter gegen erhöhte Druck- und Scherkräfte und die Fähigkeit zur Stoßdämpfung verbessert sich. Bei längerzeitigem Training kommteszueinerHypertrophiedesKnorpels. • Durch Training wird der Sehnenquerschnitt, sowie die Zug- undReißfestigkeitderSehnenerhöht.DasselbegiltfürBänder. Insgesamt lässt sich feststellen: Mehrbelastung ohne Überlastung führtzueinerKräftigung,MinderbelastungzueinerSchwächungvon Knochen,Knorpel,SehnenundBändern. • • Arthrose gr.arthron=dasGelenk 7.5.Exkurs:Arthrose Die Arthrose ist eine Gelenkverschleißerkrankung. Sie greift vom Knorpel aus auf den angrenzenden Knochen und die Gelenkkapsel über. Häufige Extrem- und Fehlbelastungen der Gelenke, die zu Knorpelverletzungen führen, können arthrose-auslösend wirken. Durch Über- und Fehlbelastungen können Risse in der Knorpeloberfläche entstehen. Knorpelzellen werden zerstört, kollagene Faserstrukturen werden freigelegt. Dadurch vermindert sichdieElastizitätdesKnorpels.BeiweitererBelastungwirdsonach und nach der gesamte Knorpel abgebaut, der Knochen selbst bildet irgendwann die Gelenkoberfläche und wird ebenfalls degenerativ verändert. Symptome: • schmerzhafteFunktionseinschränkungen • SchwellungenimGelenkbereich • Morgensteifigkeit,schnelleErmüdbarkeitdesGelenks • AtrophiederdasGelenkbewegendenMuskeln. UnfunktionalesTrainingkannArthrosefördern. FunktionalesTrainingkannArthroseunterUmständenundje nachStadiumaufhaltenodersogarumkehren! ©Q-FitnessAcademywww.q-fitness.de 40 8. DasSkelett DasSkelettübernimmtimKörperwichtigeFunktionen: • StützedesgesamtenKörpers • AnsatzpunktfürMuskelnzurKraftübertragung • SchutzfürOrganevorVerletzungen • OrtderBlutzellbildung • SpeicherfürMineralsalze 8.1.1. Wirbelsäule NormalerweisehatderMensch24beweglicheWirbel: • 7Halswirbel(Halsteil–parscervicalis) • 12Brustwirbel(Brustteil–parsthoracalis) • 5Lendenwirbel(Lendenteil–parslumbalis) DasKreuzbeinisteineVerschmelzungvonursprünglich5Wirbeln. DasSteißbeinbestehtaus4-5Wirbeln. DieWirbelsäulehateineDoppel-S-Form.EineKrümmungnach vornewirdalsLordosebezeichnet,eineKrümmungnachhintenals Kyphose.9 KrümmungderWirbelsäule • Halslordose • Brustkyphose • Lendenlordose • Sakralkyphose(Kreuzbein) 9griech.:lordos=zurückgebogen,kyphos=Buckel ©Q-FitnessAcademywww.q-fitness.de 41 8.1.2. DieBandscheiben Zwischen den Wirbelkörpern liegen die Band- oder Zwischenwirbelscheiben. Sie bestehen aus einem äußeren Ring von straffen Bindegewebsfasern, der als Faserring bezeichnet wird (Anulus fibrosus). Der innere Teil des Faserrings besteht aus Faserknorpel. Im Zentrum der Bandscheibe befindet sich der Gallertkern(nucleuspulposus).ErbesitztdieFähigkeit,vielWasser zu binden, und wirkt wie ein Stoßdämper und verteilt wie ein Wasserkissen die Belastung gleichmäßig auf die gesamte Bandscheibe.DieBandscheibewirdernährt,indemsiebeiEntlastung wie ein Schwamm Flüssigkeit aufnimmt und bei Belastung wieder abgibt.LangesSitzenoderStehenführtzueinemErnährungsmangel derBandscheiben. ©Q-FitnessAcademywww.q-fitness.de 42 8.1.3. Exkurs:Bandscheibenvorfall Durch Fehlbelastungen der Bandscheibe (asymmetrische oder übermäßige Belastung) können Einrisse im Faserknorpelring entstehen.DannbestehtdieMöglichkeit,dassderGallertkernindiese Gebieteeindringt,eskommtzumBandscheibenvorfall. Banscheibenvorfallnachvorn:meistklinischstumm. Bandscheibenvorfallnachhinten(indenWirbelkanal):erentstehtbei Bewegung unter Belastung, z.B. beim Heben schwerer Lasten mit rundem Rücken. Es kommt zu heftigen, sehr plötzlich einsetzenden SchmerzenimLWS-Bereich. Bandscheibenvorfall nach hinten seitlich: Durch den Druck auf die NervenimLWS-BereichkommteszurIschialgie,d.h.Taubheitsgefühl undSchmerzeninderBeinrückseite. Prophylaxe: Kräftigung der Rückenmuskulatur (Krafttraining, Schwimmen) 8.1.4. BewegungenderWirbelsäule10 ZweibenachbarteWirbelsindinfolgederBandverbindungen zwischenihnennureingeschränktbeweglich.DieSummierung dieserBewegungenführtzueinerrelativgroßenBeweglichkeit. Hauptbewegungen: • BeugungundStreckunginderSagitallebene 10ZeichnungenunsererTeilnehmerinBeaKoller-Alan.VielenDank! ©Q-FitnessAcademywww.q-fitness.de 43 • SeitlicheNeigunginderFrontalebene • DrehungumdieLängsachse ©Q-FitnessAcademywww.q-fitness.de 44 9. Gelenke UmBewegungenzuermöglichen,müssendieverschiedenenTeiledes Körpers miteinander verbunden und gegeneinander verschiebbar sein.DieseVerbindungenstellendieGelenkeher.11 BestandteileeinesGelenks: • • • Zwei mit Knorpel überzogene Knochenenden (Gelenkkopf und Gelenkpfanne ergeben zusammen den Gelenkkörper) Gelenkspalt (Der Spielraum zwischen Gelenkkopf und Gelenkpfanne) Gelenkkapsel SieumschließtdoppelschichtigGelenkkopfundGelenkpfanne.Die äußere Schicht ist eine feste Bindegewebshaut (teilweise durch Bänderverstärkt),dieinnereSchichtsondertdieSynoviaab.Die Gelenkkapsel wird oft von Bändern verstärkt. • Gelenkschmiere(Synovia) Sie vermindert die Reibung und ernährt den Knorpel. • Gelenkscheiben(Menisken,Disken) IndenGelenkspaltkönnenScheibeneingelagertsein,dieeine Inkongruenz zwischen Gelenkkopf und Gelenkpfanne ausgleichen. • Schleimbeutel Sie befinden sich dort, wo Muskeln und Sehnen direkt mit KnocheninBerührungkommenundverminderndieReibung. • Verstärkungsbänder StabilisierenzusätzlichdasGelenk. Zur Reibungsminderung sind die Knochen-Enden mit Knorpel überzogen. Da Knorpelgewebe generell nicht durchblutet ist, erhält derGelenkknorpelseineNahrungvorallemausderGelenkflüssigkeit, diesichimGelenkspaltbefindet.Esbedarfauchhiereinerdosierten Be- und Entlastung, damit der Knorpel optimal versorgt wird. Dadurch verdickt er und gewährleistet einen besseren Schutz vor Gelenkschäden, die durch starke oder einseitige Belastungen hervorgerufenwerdenkönnen. Ein Gelenk, daß nicht belastet wird, reagiert entsprechend: das Knorpelgewebe schwindet. Übermäßige Bewegung nutzt das Knorpelgewebeschnellerab,alsessichregenerierenkann. 11danebengibtesnochdieHaften(Eugen)oderFugen,hiersinddie Bewegungsmöglichkeitensehrbegrenzt. ©Q-FitnessAcademywww.q-fitness.de 45 Die Gelenkflächen passen mehr oder weniger gut zusammen. Man bezeichnetdiesalsKongruenz. DasHüftgelenkbesitzteinestarkeKongruenz: Kongruenz DasSchultergelenkweisteineschwacheKongruenzauf. Das Schultergelenk ist das beweglichste, aber auch am wenigsten gesicherteGelenkdesmenschlichenKörpers. Nicht alle Gelenke sind gleich beweglich. Man unterscheidet bewegliche und unbewegliche Verbindungen. Die meisten Gelenke, mitdenenwiresimSportzutunhaben,sind Diarthrosen=beweglicheGelenke. Diarthrosen AlsGelenktypenwerdenunterschieden: • Kugelgelenk(z.B.dasHüftgelenk) • Eigelenk(z.B.dasHandgelenk) • Scharniergelenk(z.B.dasKniegelenk) • Sattelgelenk(z.B.dasDaumengelenk) • Zapfendrehgelenk(z.B.dasEllbogengelenk) ©Q-FitnessAcademywww.q-fitness.de Gelenktypen 46 DieGelenkartbestimmtdieBewegungsmöglichkeiteneinesGelenks. Dasistwichtigzuwissen,umbeurteilenzukönnen,welche Bewegungenfunktionalsindundwelchenicht. EineÜbersichtüberdieverschiedenenGelenkartenfindestDu in Gehrke,Sportanatomie:S.32ff.(bittenachschlagenundlesen!) DasEllbogengelenkisteinzusammengesetztesGelenk,bestehend auszweiScharnier-undeinemZapfendrehgelenk.DerOberarmsetzt einmalanderElleundeinmalanderSpeichean(jeweils Scharniergelenk).DieVerbindungvonElleundSpeicheistdas Zapfendrehgelenk(sieheZeichnung) Synarthrosen DieseVerbindungenlassenkaumBewegungenzu.Siesindüber Bänder,KnorpeloderengeFugensehrfestverbunden. Bsp.:Schambeinfuge,Ilio-Sakral-Gelenk. Zeichnung:BeaKoller-Alan 10. Bänder BänderverbindenKnochenmiteinanderundverleiheneinemGelenk Stabilität,sieschränkendieBewegungsmöglichkeitenein(Führungs- undHemmfunktionderBänder). BänderbestehenauskollagenenFasern.Siesindnurwenigelastisch. NachstarkerÜberdehnungkannkeineoptimaleGelenkführungmehr gewährleistetwerden,esisteinelängereRuhepausenötig,bevordas betroffeneGelenkwiederbelastetwerdenkann. Die Zwischenscheiben wirken als Puffer zwischen Gelenkkopf und Gelenkpfanne.AlsDisken(Bandscheibe)trennensiedenGelenkspalt vollständig.DringensienurteilweiseindenGelenkspaltein,spricht manvonMenisken. Sie sind elastisch verformbar und stellen eine Art verschiebbare Gelenkfläche dar. Sie gleichen Inkongruenzen der beiden KnochenendenausundvergrößernihreAuflagefläche. ©Q-FitnessAcademywww.q-fitness.de 47 Der Bewegungsumfang eines Gelenks hängt von verschiedenen Faktorenab: • Knochenhemmung • Bandhemmung • Muskelhemmung Beim Beweglichkeitstraining wird in erster Linie die Dehnfähigkeit der Gelenkmuskulatur verbessert. Ein schlaffes Band- und Muskelkorsett führt zu überbeweglichen, verletzungsanfälligen Gelenken. GeradebeieinergroßenBeweglichkeitisteinkräftigesMuskelkorsett sehrwichtig,umdenBewegungsumfangauchkontrolliertnutzenzu können. 11. Energiebereitstellung 11.1. EnergieversorgungfürdieMuskelkontraktion 11.1.1. AnaerobeSystem 11.1.1.1. ATP DieersteenergielieferndeReaktionzurMuskelkontraktionistalsodie SpaltungvonATP: ATPðADP+P+Energie Die freiwerdende Energie von etwa 30 kJ pro Mol kann jetzt zum BetreibenvonReaktionen–wirbleibenbeiderMuskelkontraktion- verbrauchtwerden. WielangedasbereitsvorhandeneATPausreicht,wirdinderLiteratur unterschiedlich beurteilt. Die Einschätzungen reichen von SekundenbruchteilenbeimaximalenMuskelkontraktionenbiszu1– 4Sekunden.12 Energiebereitstellung ATP Diese Reaktion läuft anaerob ab, d.h. es wird noch kein Sauerstoff verbraucht.DiebeidieserReaktiongebildetenZerfallsprodukteADP undPhosphatstimulierenjedochdieAtmungundsorgensofürdie an-aerob=ohneSauerstoff Aktivierung weiterer am Muskelstoffwechsel beteiligter Funktionssysteme und damit auch für eine erhöhte Versorgung der MuskelzellemitSauerstoff. 12SiehehierzuWeineck,S.44 ©Q-FitnessAcademywww.q-fitness.de 48 DieZelleistaufATPalsEnergielieferantenangewiesen.Esmussalso ständig wieder neu aufgebaut werden. Zur Aufrechterhaltung des intrazellulären ATP-Vorrates bedient sich die Muskelfaser verschiedenerWegederATP-Resynthese. 11.1.1.2. Kreatinphosphat(KP) Um weitere Muskelarbeit zu ermöglichen, wird das ATP durch die SpaltungvonKreatinphosphatresynthetisiert: KPðSpaltungdurchKreatinkinasezuðK+P+Energie Die hier entstehende Energie wird genutzt, um wieder ATP herzustellen: P+Energie+ADPðATP Dieses System – Phosphagensystem genannt – ermöglicht eine Gesamtarbeitszeit von etwa 5 – 7 bzw. 4 – 20 Sekunden, bei maximalenBelastungenauchweniger.DieMuskelzelleistdaherauf weitereSystemeangewiesen. 11.1.1.3. AnaerobeGlykolyse Im intrazellulären Raum ist Glykogen gespeichert. Dieses wird als „nächster“ Energielieferant herangezogen. Im weiteren Verlauf anaerobeGlykolyse kommt Glucose hinzu, die allerdings erst noch über den Blutweg herantransportiert werden muss. Die Glykolyse läuft zunächst ebenfallsanaerobab.InsgesamtbleibtbeiderGlykolysefürdieZelle ein Nettogewinn an Energie von zwei Molekülen ATP pro Molekül Glucose.AllerdingsentstehtauchLaktatoderMilchsäure: GlucoseðanaerobeGlykolyseð2ATP+Milchsäure Das Laktat wirkt sich bei intensiven muskulären Belastungen sehr stark auf das Stoffwechselgeschehen in der Zelle und im Körper allgemein aus. Durch die starke Übersäuerung werden Enzyme gehemmt, die an der Glykolyse beteiligt sind. Folge: Die Glykolyse kommt zum Erliegen. Die Arbeit muß abgebrochen oder so weit reduziertwerden,bisdasLaktatabtransportiertbzw.direktwieder zuGlykogenumgebautwerdenkann.DerBelastungwirdzwischen45 bis90Sekundenwiderstanden. AllebisherdargestelltenSystemelaufenanaerobab.Dashängtdamit zusammen, daß der Körper durch die Belastung aus seinem Gleichgewicht gebracht wird und zunächst eine Sauerstoffschuld eingeht; er braucht etwas Zeit, um sich an die veränderte Situation anzupassen und den erhöhten Bedarf an Sauerstoff zu decken. Wie bereits erwähnt, dienen ADP und P als „Signale“, die Sauerstoffaufnahmezuerhöhen.DadurchwirdderKörperindieLage versetzt,weitereEnergiebereitstellungssystemezunutzen. ©Q-FitnessAcademywww.q-fitness.de 49 11.1.2. DieaerobeEnergiegewinnung 11.1.2.1. aerobeGlykolyse Bei einer Belastungsdauer von über einer Minute setzt der Körper verstärktaufdieaerobeEnergiegewinnung. BeideroxidativenVerbrennungvonGlucoseentsteht: Glucose+O2ðaerobeGlykolyseðATP+CO2+H2O Dabei wird Glucose vollständig zu Kohlenstoffdioxid und Wasser abgebaut. ImGegensatzzuanaerobenEnergiebereitstellungssystemenkönnen hiernebenGlucoseauchFetteundinbesonderenExtremsituationen auchProteinealsEnergieträgerverbranntwerden.Beideraeroben Glykolyseentstehenca.38MolATP. ©Q-FitnessAcademywww.q-fitness.de 50 11.1.2.1. Lipolyse FettewerdenimZytoplasmavonFettzellengespeichert. Insgesamt hat Fett, bezogen auf gleiche Gewichtsmengen, mehr als dendoppeltenEnergiegehaltvonGlucose.BeiderVerbrennungvon1 molFettsäureentstehen129molATP. BeieinersubmaximalenBelastungvonübereinerStundeerfolgtdie EnergiebereitstellungvorwiegendüberFettsäuren. Alle genannten Systeme laufen nicht strikt voneinander getrennt hintereinander ab, sondern überlappen sich und haben je nach BelastungunterschiedlichAnteilanderEnergieversorgung: ©Q-FitnessAcademywww.q-fitness.de 51 11.2. Energiegewinnung(Überblick) Anaerob Aerob Ortder Energiegewinnung Zellplasma Mitochondrien Schneller Wirkunsgeintritt Lange Maximale Muskelbelastung möglich Unproblematische Stoffwechselendprodukte HoherWirkungsgrad FettalsBrennstoff nutzbar KurzeWirkdauer Verzögerter Wirkungseintritt Vorteile: Nachteile: Wirkdauer Nurleichtebis Muskelübersäuerung mittlereIntensität /Laktat möglich Fettnicht verwendbar Glucoseabbau: ATP-Ausbeute Glucoseabbau: 39ATP 3ATP Fettabbau: 129ATP 11.3. LeistungsbestimmendeFaktorender Energiegewinnung 11.3.1. Energiespeicher Der intramuskuläre Glykogengehalt beeinflußt maßgeblich die Intensität und Dauer der lokalen Ausdauerleistungsfähigkeit. Je höher die muskulären Glykogendepots bei Belastungsbeginn sind, desto länger kann die lokale aerobe dynamische Ausdauerleistungsfähigkeit auf einem hohen Intensitätsniveau gehaltenwerden.DasselbegiltfürdieFettspeicher. ©Q-FitnessAcademywww.q-fitness.de 52 11.3.2. AerobeStoffwechselkapazitätder Mitochondrien Die oxidative Verbrennung von Kohlenhydraten und Fetten ist abhängigvonderStoffwechselkapazitätderMitochondrien. 11.3.3. Sauerstoff Alle oxidativen und damit aeroben Vorgänge sind abhängig vom Sauerstoff. Die arbeitende Muskulatur muss ausreichend versorgt sein,umoptimalarbeitenzukönnen.IndenMuskelnspeichertund transportiertdasMyoglobindenSauerstoff. Weitere Faktoren wie Herzarbeit, Sauerstoffbindungskapazität, Kapillarisierung, Anzahl der Mitochondrien und Menge an SchlüsselenzymenbestimmendiemaximaleSauerstoffaufnahme(VO2 max.)mit. 11.3.4. Laktat BeieinerzustarkenÜbersäuerungdesMuskelskommteslokalzum Erliegen der glykolytischen Stoffwechselprozesse durch Enzymhemmung. Der größte Teil des Laktats, das bei maximaler kurzdauernder Belastung durch Glykolyse entsteht, wird in der Muskelzelle nach Abbruch der Belastung wieder zu Glykogen aufgebaut. Der Rest wird ins Blut abgegeben, welches dieses Stoffwechsel-zwischenproduktzurLeber,zumHerzen,zurNiereund zurnichtarbeitendenSkelettmuskulaturtransportiert,woeswieder „umgebaut“wird. Leistungsbestimmend für verschieden Formen der Ausdauer sind daherdieFaktoren: • • • • Laktatbildungsfähigkeit Laktatpufferfähigkeit Laktattoleranz Laktatelimination Als Anhaltspunkte für die Leistungsfähigkeit werden sogenannte Laktatschwellen definiert. In Ruhe liegt die Laktatkonzentration im Blutbeietwa1–1,78mmol/lLaktat.DieaerobeSchwelleliegtbeica. 2mmol/lLaktat.SolangenichtmehrLaktatentsteht,wirdesdirektim arbeitendenMuskelverstoffwechselt.SteigtdieBelastungsintensität, steigt auch der Laktatspiegel; gleichzeitig wird der anaerobe Anteil derEnergiebereitstellungimmergrößer.BiszueinerGrenzevonetwa 2–4mmol/lLaktat(aerob-anaerobeSchwelle)wirddasLaktatnoch gutabgebaut.ErhöhtsichdieIntensitätweiter,d.h.wirdnochmehr Laktat produziert, überwiegt irgendwann die Laktatproduktion die Elimination,dieBelastungmußdannbeiÜbersäuerungabgebrochen werden. ©Q-FitnessAcademywww.q-fitness.de 53 Hochtrainierte können oft mehr als 5 – 6 mmol/l Laktat tolerieren; ihre aerobe-anaerobe Schwelle wurde durch intensives Training hochgesetzt.13 Durch eine niedrig dosierte Belastung nach einem intensiven Training kann die Laktateliminierungsrate erheblich verbessertwerden: AuswirkungenvonLaktat Esmacht: AuswirkungenvonLaktat ZNS ð dumm VNS ð Stress Immunsystem ð krank Hormonsystem ð impotent 11.4. EnergiebereitstellungundErnährung DieEnergiebereitstellungfürdieSynthesevonATPerfolgtüberdrei Hauptverbindungen: 1. Kreatinphosphat 2. Glucose 3. Fettsäuren EnergieundErnährung 11.4.1. Kreatin Kreatin Kreatin ist eine körpereigene Substanz die z.T. im Körper selber gebildet oder über die Nahrung, vor allem mit Fleisch und Fisch, aufgenommenwird.ImKörpereinerPersonvon70kgsindungefähr 100-120 Gramm dieser Substanz vorhanden, vorwiegend in den Skelettmuskeln, im Herzmuskel und im Gehirn. Der tägliche Bedarf beträgt ca. 2-4 Gramm. Etwa die Hälfte dieses Betrages wird vom Körper selbst produziert. Der Rest wird über die Nahrung aufgenommen. 13Weineck,S.46 ©Q-FitnessAcademywww.q-fitness.de 54 11.4.2. Kohlenhydrate Die Kohlenhydrate sind die wichtigste Energiequelle des Körpers. Etwa 45 – 50% des Tagesbedarfs an Kalorien sollten durch Kohlenhydrate abgedeckt werden. Diese nehmen wir in unterschiedlichen Formen zu uns (Mono-, Di- Oligo- und Polysaccharide). Die Resorption der Kohlenhydrate erfolgt ausschließlich in Form von Monosacchariden, alle anderen Formen werden erst zu dieser kleinsten Form zerlegt, bevor sie für die Energiegewinnungnutzbarsind. Kohlenhydrate sind das eigentliche „Muskelbenzin“; die EnergiebereitstellungistnämlichausKohlenhydratenamschnellsten möglich, d.h. Leistungsspitzen werden immer durch Energiegewinnung aus dieser Nährstoffgruppe bestritten. Dabei kommt dem in der Muskulatur und in der Leber gespeicherten Reservekohlenhydrat Glykogen zentrale Bedeutung zu. KohlenhydratreicheKosterhöhtdenGlykogengehaltimMuskelund damitdieBelastbarkeitimAusdauertest. SinddieverfügbarenKohlenhydratvorräteweitgehendaufgebraucht, kannquasinurmit„halberKraft“weitergearbeitetwerden,dadernun verstärkteinsetzendeFettabbauindergleichenZeitwenigerEnergie bereitstellt. Häufig wiederkehrende Belastungen bei ungenügender Kohlenhydrataufnahme führen zu einer schleichenden GlykogenverarmungunddamitzumZustanddes„Übertrainings“.Bei körperlicher Inaktivität allerdings führt kohlenhydratreiche Kost zu einem Energieüberschuß, der zu meist ungewollten Fettpolstern führt.14 11.4.3. Fett FettstelltdasgrößteEnergiedepotdesmenschlichenKörpersdar.Der MenschbestehtauseinerfettfreienKörpermasse(Magermasse)und Körperfett;dieseZusammensetzungnenntmanKörperkomposition. Das Körperfett beträgt bei einem normal ernährten Mann ca. 11 – 20%,beieinerFrauca.15–25%desKörpergewichts.Beitrainierten Sportlern kann der Fettanteil je nach Sportart niedriger sein. Ausdauertrainierte verbessern dabei im besonderen Maße die Fähigkeit,FettealszweiteEnergiequellezunutzen. BeieinerausgewogenenErnährungsolltederFettanteilumca.30% liegen. Eine allzu fettreiche Kost mindert die vorteilhafte GlykogenspeicherungunddasLeistungsvermögen.15 Je höher die Belastungsintensität ist, desto größer ist der Kohlenhydratanteil an der Energiebereitstellung und desto geringer die anteilige EnergiegewinnungausFettsäuren:DafürgibtesfolgendeGründe: Ernährungsportiv,S.22 14 ©Q-FitnessAcademywww.q-fitness.de FitforFun11/00,S.86 15 55 1. Fette werden langsamer verstoffwechselt. Die sog. energetische Flußrate (= die Schnelligkeit der Energiefreisetzung pro Zeiteinheit)istbeimAbbauvonFettennurhalbsohochwiebei Kohlenhydraten. 2. FettebenötigenimEnergiegewinnungsprozeßmehrSauerstoffals Kohlenhydrate. Die Energieausbeute, d.h. der ATP-Gewinn ist, bezogenaufdenverbrauchtenSauerstoff,beimAbbauvonFetten geringeralsbeiKohlenhydraten. 3. Kohlenhydrate können zur Not auch ohne Sauerstoff kurzfristig Energieliefern. 11.4.3.1. VoraussetzungenfüreinehoheFettverbrennung • vieleMitochondrien • HKS–Aktivität • BereitstellungvonSauerstoff • AerobeEnergiebereitstellung • Konstanter,normalerBlutzuckerspiegelvorderBelastung • unterstützendeStresshormone 11.4.4. Wasser DerMenschbestehtzumgrößtenTeilausWasser.Allerdings scheideterüberdenTagverteiltauchvieldavonwiederaus.Auch überdieAtmungundSchweißverlierenwirFlüssigkeit. EntsprechendhochistderBedarf:wirbenötigenca.3LiterWasser proTag.Ca.EinLiterwirdbereitsüberdiefesteNahrung aufgenommen.Sobleibennoch1,5–2Liter,diegetrunkenwerden sollten.Sinnvollsind: • • • • Wasser(möglichstwarmoderheiß!) Apfelschorle IsotonischeGetränke Tee(keinSchwarztee!) SchwarzerTeeundKaffeeentziehendemKörperWasser! InzwischengibteseineStudie,dieaussagt,dassKaffeedemKörper keinWasserentziehe.ZumindestseibeitrainiertenKaffeetrinkern derHarndrangnichthöheralsbeianderenGetränken.DieseStudie sagtabernichtsdarüberaus,obnichtdochinnerhalbdesKörpers dasWasserbestimmtenSystemen(z.entzogenundanderen(z.B.der Blase)zugeführtwird ©Q-FitnessAcademywww.q-fitness.de 56 StarkzuckerhaltigeGetränkesindebenfallsnichtgeeignet,dasieden Stoffwechselübermäßigbelasten(Blutzuckerspiegel) BeiHitzeund/oderschweißtreibendemSportkannderBedarfsich massiverhöhen.Grundsätzlichwirdempfohlen,alle10–15min. eineTrinkpauseeinzulegen.TrainersolltenmitgutemBeispiel vorangehen. ©Q-FitnessAcademywww.q-fitness.de 57
