Sportbiologie VL 11

1. Energie ist gespeicherte Arbeit
2. Arbeit = Kraft die über einen bestimmten Weg wirkt (Hubarbeit)
3. Wir Gewicht von ca. 102 g auf der Erde (g = 9.80665 m/s2) 1 meter hoch gehoben, dann hat man genau 1 Nm bzw. die Arbeit von 1 Joule verrichtet.
4. W = F(G) x h = m x g x h (Einheit = Joule = kg m2 / s2) 
5. Die in dieser Position gespeicherte potentielle Energie entspricht 1 Joule

1. Kalorie ist veraltete Masseinheit für Energie
2. z.B. die Wärmeenergie, die benötigt einen konstanten Druck von 14.5 C auf 15.5 C zu erwärmen
3. Jedoch abhängig von Temperatur, Umgebungsdruck und Flüssigkeit (seit 1958 abgeschafft und durch Joule ersetzt)
4. Eine Kalorie entspricht zirka 4.185 Joule

1. Energieaufnahme
1.1 Kohlenhydrate 1.2 Fett 1.3 Eiweisse 1.4 Alkohol

2. Energieabgabe
2.1 Grundumsatz 2.2 Arbeitsumsatz 2.3 Freizeitumsatz 2.4 Energie für die Verdauung

1. Ruheumsatz
1.1 Die gesamte innerhalb des ruhenden Organismus freiwerdende
Energie geht über kurz oder lang vollständig in Wärmeenergie über
1.2 Brennstoffmenge (Aufnahme O2-Menge / Abgabe CO2-Menge) = Energiemenge = Wärmemänge

2. Direkte Kalorimetrie (Messung der Wärmeabgabe)
3. Indirekte Kalorimetrie (Messung von Atemgasen)

1. Unter dem k.A. versteht man diejenige Energiemenge in Joule, die bei der Reaktion der betreffenden Substanz mit 1 Liter Sauerstoff freigesetzt wird.

1.1 -> 1 Liter O2 liefert 21.1 kJ (2830 kJ / 134.4)
1.2 -> 134.4 = 22.4 Liter x 6 mol O2

1. RQ = CO2 Abgabe (L/min.) / O2-Aufnahme (L/min)
2. Aminosäuren kaum von Bedeutung (3-5 Prozent ab grösser 90 min.)

1. Energiemenge, die ein Mensch bei Ruhe für die Aufrechterhaltung der
lebenswichtigen Körperfunktionen pro Tag benötigt.

2. Abhängig von Geschlecht, Alter, Gewicht, Muskelmasse sowie bestimmten Hormonen

3. Für einen Erwachsenen beträgt der Grundumsatz im Durchschnitt 4 kJ (1 kcal) pro kg Körpergewicht und Stunde!
Bsp. 172 cm, 70 kg, 25 Jahre, männlich: 7300 kJ

4. Muskulatur 26%, Leber 26, Nieren 7, Gehirn 18, Herz 9, Rest 14%

5. Basale metabolische Rate (BMR) Synonym
 

1. Physiologischer Brennwert der Nährstoffe: Der physiologische Brennwert von Lebensmitteln gibt die Spezifische Energie bzw. die Energiedichte an, die bei deren Verstoffwechselung (Zellatmung) imKörper eines Organismus verfügbar gemacht werden kann.

1.1 -> 1 gramm Kohlenhydrate: 17.2 kJ (4.1 kcal) für Mischkost
1.2 -> 1 gramm reine Glukose: 15.7
1.3 -> 1 gramm Fett: 38.9 kJ (9.3 kcal)
1.4 -> 1 gramm Eiweisse: 17.2 kJ (4.1 kcal)

1. ATP: Adenin - Ribose - P - P - P (mit Phosphatbindungen)
2. Unter Standardbedingungen: ca. 30 kJ/mol ATP

1. ATP-Verbrauch pro Tag ca. 100 oder 80 kg bei Marathon von 2h
2. Speicherung unwirtschaftlich!
3. Somit im Körper nicht mehr als 80 - 100 gramm gespeichert
4. Reicht im Muskel maximal 1-2 h
5. ATP muss also ständig regeneriert (neu gewonnen) werden!

1. Gemeinsamkeiten der biologischen Oxidationswege
1.1 erfolgen schrittweise
1.2 enden letztlich bei energieärmeren Produkten (Laktat, Harnstoff)
1.3 oder energiefreien Verbindungen (H2O, CO2)
1.4 Bildung von freier Energie in unterschiedlicher Menge
1.5 Werden in Form der energiereichen Verbindungen ATP und KP gespeichert
1.6 stehen für energiebenötigende Reaktionen in den Zellen zur Verfügung

1. aerobe Oxidation erfolgt in enzymgesteuerten Stufen, die wiederum aus mehreren Reaktionsschritten bestehen
2. Geht man von Traubenzucker (Glykogen) aus, so lassen sich folgende Abbaustufen unterscheiden:
2.1 Glykogenolyse
2.2 Glykolyse
2.3 Bildung von aktivierter Essigsäure
2.4 Trikarbonsäure oder Zitronensäuerzyklus
2.5 Atmungskette

1. Abbau von Kohlenhydraten (Zucker) !!!
2. Glykogen als Kettenförmige Aneinanderreihung von Glukosemolekülen
3. Glykogenolyse ist die Abspaltung des jeweils endständigen Glukosemoleküls unter Phosphatanlagerung
4. Glucose - 6 - Phosphat als Endprodukt!

1. Mehrere Enzyme katalysieren in der Glykolyse den schrittweisen Abbau der Glukose (Glucose-6-Phosphat?) zu Brenztruabensäure (Pyruvat als ENDPRODUKT)

2. Enzyme befinden sich im Sarkoplasma, deshalb findet die Glykolyse AUSSERHALB der Mitochondrien im Sarkoplasma der Muskelzelle statt!

3. Das wichtigste regulierende Enzym der Glykolyse ist die Phosphofruktokinase (FPK)

1. Damit Pyruvat, welches vorher in der Glykolyse gebildet wurde, verwendet werden kann - so muss es zunächst unter Einsatz mehrer Enzyme und Koenzyme in aktivierte... das heisst an Koenzym A (CoA) gebundene Essigsäure (Azetyl-CoA) überführt werden.

2. Multi-Enzymkomplex Pyruvatdehydrogenase (befindet sich in den Mitochodrien)

3. Aktivierte Essigsäure stellt eine Schlüsselreaktion beim oxidativen Abbau der Nährstoffe dar, denn auch Fettsäuren und Aminosäuren werden über Azetyl-CoA unter Energiegewinn aerob weiterverarbeitet

1. Aktivierte Essigsäure (Azetyl CoA), wird im sogenannten Zitronensäurezyklus (Zitratzyklus) abgebaut
2. Auch Krebszyklus nach H. Krebs (1937)
3. Beim Durchlaufen des Zyklus werden die Azetyl-Gruppen des Azetyp-CoA in 8 Schritten enzymatisch abgebaut
4. Resultat -> 2 ATP !!!

1. Atmungskette besteht aus einer Folge ovn elektronenübertragenden Proteinen
2. Hier wird Wasserstoff, der in den vorausgegangenen Reaktionsstufen den jeweiligen Substraten (Glukose- und Fettabbauprodukte) entzogen wurden (NADH + H+, FADH2) zusammen mit seinen Elektronen letztlich auf Sauerstoff übertragen -> Formel siehe Folien!

1. Glykolyse -> 2 ATP 
2. Bildung von Azetyl-CoA -> 0 ATP
3. Zitratzyklus -> 2 ATP
4. Atmungskette -> 26 bzw. 28 ATP

In der näheren Umgebung des Mitochondriums (im Zellplasma): 
Glykogen, Fett, Retikulum mit Ribosomen (Ort der Eiweissynthese)
1. äussere Membran (für kleine Ionen und Moleküle durchlässig)
2. Intermembranraum (enthält Adenylat-Kinase und weitere Enzyme
3. Innere Membran (enthält Enzyme der Atmungskette, ATP-Synthetisierende Enzyme und Membrantransportsysteme, nur für kleine Ionen durchlässig)
4. Matrixraum (Enzyme des Zitronensäurezyklus, Pyruvatdehydrogenasekomplex, Enzyme zur Fettsäurenoxidation)
5. ATP-Syntetase-Moleküle (ADP+P Reaktion ATP)

1. Glykogen zu Glukose zu Brenztraubensäure (zu Laktat und raus aus zelle) anaerob zu aktivierter Essigsäure mit Fettsäure (aus Fett) zu Zitronensäurezyklus zu Atmungskette mit O2 von ADP zu ATP unter Abgabe Co2 von ADP zu ATP unter Abgabe CO2 und H2O

2. siehe im Detail auf der Grafik, in Folien!

1. Pro Mol Glukose -> 30 bis 38 mol ATP
2. Beim Abbau von Fetten entsteht mehr ATP
3. Pro mol Palmitinsäure -> 129 Mol ATP
4. allerdings benötigt die biologische Oxidation der Fettsäuren ungefährt 10 Prozent mehr Sauerstoff als vergleichbare Glukosemengen
5. beim aeroben Abbau werden Fettsäuren und Glukose am ökonomischten abgebaut
5.1 maximale mögliche Menge ATP entsteht

1. Glukose / Glykogen wird zu Pyruvat / Laktat abgebaut
2. Phosphorfruktokinase
3. Laktatdehydrogenase (Warum nennt man es aerobe Glykolyse, wenn es tatsächlich keinen Sauerstoff gibt, der abgebaut wird? - ANTWORT: bei aeroben Glykolysen handelt es sich um den Abbau von Glukose zu Pyruvat (Endprodukt!!!), das vollständig abgebaut werden kann (aerob) - Bei Sauerstoffmangel wird Laktat au dem Pyruvat gemacht! :D

Unterschied zwischen deutschen und schweizer Würfelzucker:

Schweizer -> 4 gramm (1 kg sind 279 Stck.)

Deutsche -> 3 gramm (1 kg sind 336 Stck.)