SfdgM 2
KW14: Bewegung Stoffwechsel
KW14: Bewegung Stoffwechsel
-
- 1 / 24
-
Lernkarten
Wie setzt sich der tägliche Energieverbrauch zusammen?
- Nahrungsinduzierte Thermogenese (8-15%)
- Leistungsumsatz (30-40%)
- Grundumsatz (50-60%)
Welche Energiequellen braucht der Körper bei Bewegung?
- Kreatinphosphat (anaerob, alaktazid) -> schnelle ATP Bereitstellung, max. 10 sek.
- KH (anaerob, laktazid) -> ATP-Bereitstellung für intensives Training, schlechte ausbeute
- KH (aerob) -> ATP Bereitstellung bei mittlerer Belastung, gute Ausbeute
- Fett (aerob) -> ATP-Bereitstellung für leichte Belastung (sitzen etc.)
CAVE: Es werden eigentlich immer alle Energiequellen gebraucht. D.h. sogar noch bei der grössten Belastung wird immer noch ein minimaler Teil an Fett verbrannt
Wie funktioniert die Aerobe Energie-Bereitstellung?
Mit Sauerstoff (oxidativ)
- ATP wird gebildet, Sauerstoff wird verbraucht
- Findet in den Mitochondrien statt
- Fett wird immer aerob verstoffwechselt
- Beta-Oxidation
- Zucker kann aerob od. anaerob verstoffwechselt werden
- Aerobe Glykolyse
- Eiweiss als Energielieferant (nur aerob)
- Nur unter Extrembedingungen, da Muskelmasse-Abbau
- Bei der Verbrennung entsteht jeweils CO2 und H2O
Aerobe KH-Verbrennung: Welche Prozesse werden durchschritten, wie viel ATP fällt an?
- Glykolyse
- Citratzyklus
- Atmungskette
- Output 30 od. 32 ATP bei Eukaryoten
- Output 36 od. 38 ATP bei Prokaryoten
Da Prokaryoten keine Zellkompartimente besitzen, müssen sie nicht Energie für intrazelluläre Transportvorgänge ausgeben und können aus einem Mol Glucose 36 bis 38 Mol ATP gewinnen (Wikipedia)
Welche Vor- und Nachteile hat die Aerobe Energiebereitstellung?
Vorteile
- Effizient: hohe Energieausbeute (>30ATP / Glukose-Molekül, >180 ATP / Palmitat)
- Vollständige Verbrennung von Glukose und Fett: keine „Abfallprodukte“
- Auch Fettverbrennung möglich
Nachteile
- Energie-Bereitstellung erfolgt relativ langsam: braucht „Anlaufzeit“
- Die Energiefreisetzung braucht ebenfalls Zeit: die pro Zeiteinheit freigesetzte Energiemenge ist relativ klein
Wie funktioniert die Anaerobe Energiebereitstellung?
Ohne Sauerstoff
- ATP wird gebildet ohne, dass Sauerstoff verbraucht wird
- Dabei kann Laktat entstehen > muss wieder abgebaut werden
- Findet im Zytosol statt
- Zucker kann anaerob verbrannt werden (Laktat entsteht)
- ATP + H2O -> ADP + P + Energie
- Kreatinphosphat wird anaerob verbrannt -> kein Laktat, reicht aber nur für paar sek.
- ADP + Kreatinphosphat <-> ATP + Kreatin
Wie funktioniert die anaerobe laktazide Energie-Bereitstellung?
- Findet zu Beginn einer Leistung statt, bevor „das System richtig warmgelaufen“ ist und die Sauerstoffversorgung gut funktioniert
- Entsteht vermehrt bei dauerhaft hoher Intensität (>60% VO2max)
- Findet eher statt bei Menschen mit schlechtem Trainingszustand
- Bildung von Laktat lässt sich nicht komplett vermeiden
- Spielen Leistung und Ausdauer eine Rolle muss Bildung von Laktat minimiert werden
Wo wird Laktat wieder abgebaut?
- In belasteter Muskulatur selbst (50%)
- Im Herzmuskel (15%)
- In inaktiver Muskulatur (15%)
- In der Leber (15%)
- Idealerweise direkt im Muskel, dies geschieht besonders bei mittlerer (bis max. hoher) Leistung 40-75% Vo2max
Was sind die Folgen von viel Laktat im Muskel?
Die entstehende Übersäuerung hemmt die Glykolyse (Enzymhemmung) -> „Schutzmechanismus“
- Dadurch wird ATP-Bildung eingeschränkt (auch die aerobe)
- Muskelkontraktion reduziert -> Erschöpfung
Dazu kommt dass die Umwandlung von Laktat zu Pyruvat mit Aufwand verbunden ist
Welche Vor- und Nachteile hat die Anaerobe Energie-Bereitstellung?
Vorteile
- Sehr schnelle Bereitstellung von Energie
- Pro Zeiteinheit wird viel Energie freigesetzt
- Ist nicht auf Sauerstoff angewiesen
Nachteile
- Unvollständige „Verbrennung“ von Glukose
- Es entsteht Laktat (bei Glukose-Verwerteung), dessen Verwertung die Leistung mindert und mit Zusatzaufwand verbunden ist
- Nur für kurze Zeit möglich, keine Fettverbrennung
- Sehr schlechte Energieausbeute: ineffizient
Was ist der Unterschied zwischen PAL und MET?
Pal (Physical Activity Level): Verbrauch / Tag
- Genereller Kalorienverbrauche eines Menschen aufgrund seines alltäglichen Bewegungsverhaltens: Velo / zu Fuss von A nach B, Freizeit / Sport, Arbeit
MET (Metabolic equivalent): Inensitöt einer körperlichen Aktivität also der Verbrauch während der Bewegung (Sport und Alltag)
- Mass um definieren zu können, wie anstrengend (Energie-fordernd) eine Aktivität ist
MET: facts?
- 1 MET= Energieverbrauch von 1 kcal/ kg KG pro Stunde
- Minimum-Aktivität = 1 MET = Grundumsatzt
- Problem: Energieumsatz ist individuell unterschiedlich (Geschlecht, Alter, Trainingszustand). Dies berücksichtigen METs nicht
- Met eignet sich deshalb nur für den relativen Vergleich innerhalb einer Person
- Ein paar basic METs
- Stehen = 1.2
- Büroarbeit (im Sitzen = 1.5)
- Kochen = 2.5
- Gehen (langsam 4 km / h) = 3
- Gehen (schnell 6-7km/h) = 4.5
- Radfahren (gemütlich ca. 15km/h) = 6
- Schwimmen (moderat) = 6
Was ist VO2max?
- Maximale Sauerstoffaufnahme
- Gibt an wie viel Sauerstoff der Körper bei maximaler körperlicher Belastung aufnehmen und verwerten kann
- Da die Körpermasse eine Rolle spielt, muss sie berücksichtig werden. VO2max wird also angegeben in Milliliter Sauerstoff / Mintute / kg KG
- VO2max ist bei Männer höher als bei Frauen, bei Jungen höher als bei Älteren und bei Trainierten höher als bei Untrainierten
- VO2max wird auch verwendet, um zu beschreiben wie anstrengend eine Belastung ist
- 50% VO2max bedeutet, dass die Hälfte des maximalen möglichen Sauerstoffs verwertet wird = mittlere Belastung
- >95% VO2max ist nur für eine sehr kurze Zeit möglich
Welcher Belastung entsprechen ca. 25% VO2max, 65% VO2max und 85% VO2max?
- 25% VO2max ~ leichte Anstrengung
- Velofahren mit < 9km/h, Marschieren mit <5km/h
- 65% VO2max ~ mässige Anstrengung
- Gymnastik, Badminton, Velofahren 9-15 km/h, rasches Marschieren (5-7 km/h)
- 85% VO2max ~ grosse Anstrengung
- Basketball, Fussball, Langlauf, Orientierungslauf, Velofahren >15 km/h, sehr rascher Marsch >7km/h
Sie kennen Flüssigkeitsbedarf und –Aufnahme bei Bewegung
- Grundbedarf: 1,5 – 2 Liter / Tag
- Bei Belastung + 0.4-0.8 Liter / Stunde
- Menge an Flüssigkeit abhängig von
- Individueller Schwitzmenge
- Intensität der Belastung
- Umgebungstemperatur
- Luftfeuchtigkeit
- Bei besonders feuchter (erhöhte Schweissproduktion) oder trockener (Flüssigkeitsverlust über Atemwege) Luft müssen wir mehr trinken
Was ist das Problem bei Flüssigkeitsaufnahme und Bewegung gleichzeitig?
- Bei Bewegung ist der Sympathikus aktiviert
- Blut ist vorwiegend in den Muskeln
- Magen-Darm-Trakt ist auf „stand-by“
- Flüssigkeit wird langsamer aufgenommen als im entspannten Zustand (Parasympathikus), deshalb:
- Nicht zu viel auf einmal Trinken (auch nicht unmittelbar vor dem Wettkampf)
- Keine kalten Getränke trinken (30 Grad)
- Auch von aussen abkühlen (z.B. mit wassergetränkten Schwämmen)
- Sportgetränke können Absorption erhöhen
Wie hängt die Flüssigkeitsaufnahme mit der Magenentleerung zusammen?
- Flüssigkeit wird v.a. im Darm (proximaler Dünndarm) aufgenommen
- Entscheidend ist, wie häufig sich der Pförtner (Pylorus) zw. Magen und Darm öffnet
- Je öfter (hohe Magenentleerungsrate) sich der Pylorus öffnet, desto mehr Flüssigkeit nimmt der Körper auf
- Die Magenentleerungsrate hängt v.a. von der Osmolarität des Mageninhaltes ab, aber auch von dessen Zusammensetzung (Fett, Glukose), von spezifischen Elektrolyten und von der Temp.
Wasser vs. Isotonische Getränke: Vor- und Nachteile?
Wasser
- Vorteile
- Günstig, ökologisch, gut verfügbar, geschmacksneutral
- Keinen Einfluss auf den Insulinspiegel
- Liefert keine Energie (z.B. bei Gewichtskontrolle)
- Nachteile
- Magenentleerungsrate nicht optimal (nur ca. 30% von der von Hypo-/isotonischen Getränken)
- Liefert für intensive und lange andauernde Belastung zu wenig Elektrolyte
- Liefert keine Energie (wenn Leistung zählt)
Isotones Getränk
- Vorteile
- Schneller Magenentleerungsrate als bei Wasser
- Dank Glukose, Fruktose und Elektrolyten auch bessere Flüssigkeits-Resorptionsrate
- Magnesium kann Magen „entkrampfen“
- Ersatz „herausgeschwitzter“ Elektrolyte (v.a. Na+)
- Liefert Energie (bei Wettkampf)
- Nachteile
- Kann Insulinspiegel (und damit die Lipolyse / Beta-Oxidation) beeinflussen
- Teuer, liefert Energie (bei Gewichtskontrolle)
Welchen Trainingseffekt hat Ausdauertraining auf das Herz?
- Ruhepuls und Belastungspuls sinken (bei gleicher Leistung)
- Schlagvolumen und maximales Herzminutenvolumen steigen
- Herzvolumen, Muskelmasse und Kontraktionskraft steigen
- Koronare Durchblutung verbessert sich
- Mitochondrienzahl in den Herzmuskelzellen steigt
- Sauerstoffaufnahmefähigkeit der Zellen verbessert sich, (relativer) Sauerstoffbedarf sinkt
- Schnellere Erholung nach Aktivität
Welchen Trainingseffekt hat Ausdauertraining auf Gefässe und Blut?
- Gefässe im Skelettmuskel werden neu gebildet, neue Verbindungen entstehen
- Peripherer Wiederstand sinkt
- Blutvolumen steigt, Hämoglobin nimmt zu
- Fliesseigenschaften des Blutes werden besser, da die flüssigen Bestandteile des Blutes (Plasma) mehr zunehmen als die festen (Zellen)
- Besser Sauerstoffversorgung aller für die Bewegung relevanten Organe
Welchen Trainingseffekt hat Ausdauertraining auf den Stoffwechsel?
- Stresshormone, die bei Bewegung entstehen, steigen weniger stark an
- Höhere Sauerstoffaufnahme-Kapazität in der Zelle
- Zunahme der Enzyme für die oxidative Energieverwertung
- Insulin-Wirkung (Sensitivität) verbessert sich, dadurch bessere Nährstoffaufnahme in die Zelle
- Der Anteil an Fett, der verbrannt wird, steigt an, der an KH sinkt, v.a. bei Belastung
- Geringere Laktat-Bildung und verbesserter Abbau von Laktat
Welchen Trainingseffekt hat Ausdauertraining auf die Atmung?
- Ruheatemfrequenz sinkt, maximales Atemminutenvolumen steigt
- Zunahme der Lungendurchblutung und der Lungengefässe (Kapillaren)
- Atemarbeit wird effizienter / ökonomischer (geringer Energieverbrauch)
- Diffusionskapazität von Sauerstoff ins Blut verbessert sich
Welchen Trainingseffekt hat Ausdauertraining auf die Muskeln?
- Durchblutung in Ruhe und bei Belastung nimmt zu
- Energiespeicherung (ATP, KP, Glykogen, freie Glukose, freie Fettsäuren) im Muskel verbesesrt sich
- Zahl und Volumen der Mitochondrien nehmen zu
- Aufnahme, Speicherung (Myoglobin) und Verwertung von Sauerstoff wird besser
- GLUT4-Expression, Lipoproteinlipase, Glykogen-Synthase, Enzyme des Citratzyklus und der Beta-Oxidation nehmen zu