Modul - Q-Fitness Academy

GRUNDLAGEN
TEIL2 MODULBAS-MED2
Q-FitnessAcademy
Inh.WinSilvester,SaarbrückenerStr.66,53117Bonn
Tel.:0228–645052,[email protected]
Stand:12.2015
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Verfasser:WinSilvester
Fotos:CreativeCommons
Layout:AlexanderOckel
SeienSievorsichtigmitGesundheitsbüchern–
SiekönntenaneinemDruckfehlersterben.
(MarkTwain)
Hinweis:
DieAussagen,HinweiseundRatschlägeindiesemManualsind
sorgfältigerarbeitetworden,dennochkanneineGarantienicht
übernommenwerden.AlleAngabenerfolgenohneGewähr.Eine
HaftungderVerfasserfürPersonen-,Sach-undVermögensschäden,
dieausdenimManualgemachtenHinweisenundRatschlägen
resultieren,istausgeschlossen.
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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
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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
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26
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27
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28
29
30
30
30
31
31
6. LUNGE
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6.1.
6.2.
6.3.
6.4.
AUFBAUDERATEMWEGE
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GASAUSTAUSCHINDERLUNGE
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WELCHENNUTZENHATESFÜRMICHALSTRAINERDIESEDINGEZUWISSEN?
34
EXKURS:BLUTGESCHMACKUNDBRENNENINDERLUNGE
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7. KNOCHEN
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7.1. KNOCHENZUSAMMENSETZUNGUND–STRUKTUR
7.2. KNOCHENAUFBAU
7.3. KNORPEL
7.4. EXKURS:OSTEOPOROSE
7.4.1. TRAININGSAUSWIRKUNGENAUFDENPASSIVENBEWEGUNGSAPPARAT
7.5. EXKURS:ARTHROSE
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36
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39
40
40
8. DASSKELETT
41
8.1.1.
8.1.2.
8.1.3.
8.1.4.
41
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43
WIRBELSÄULE
DIEBANDSCHEIBEN
EXKURS:BANDSCHEIBENVORFALL
BEWEGUNGENDERWIRBELSÄULE
9. GELENKE
45
10. BÄNDER
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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
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48
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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
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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.
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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)
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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.
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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)
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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.
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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.
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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)
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Muskelkater
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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
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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
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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
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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
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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.
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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
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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.
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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.
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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
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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
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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
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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)
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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.
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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.
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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
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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.
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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:
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MinimumanMaterial
MaximumanFestigkeit
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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
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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!
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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!
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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
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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.
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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!
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43
•
SeitlicheNeigunginderFrontalebene
•
DrehungumdieLängsachse
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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.
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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)
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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.
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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
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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.
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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.
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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:
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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.
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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.
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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
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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
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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
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56
StarkzuckerhaltigeGetränkesindebenfallsnichtgeeignet,dasieden
Stoffwechselübermäßigbelasten(Blutzuckerspiegel)
BeiHitzeund/oderschweißtreibendemSportkannderBedarfsich
massiverhöhen.Grundsätzlichwirdempfohlen,alle10–15min.
eineTrinkpauseeinzulegen.TrainersolltenmitgutemBeispiel
vorangehen.
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57