Unser Körper benötigt Nährstoffe:

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1 Institut für Sportwissenschaft Fitness III/IV Ss 2005 Dozenten : Dr. Theo Stemper, Dr. Peter Wastl Referent : Dominique Clemens Thema: Energiebereitstellung (aus Williams, M.H. (1997) Ernährung, Fitness und Sport (S.61-93) Unser Körper benötigt Nährstoffe: 1. zur Energiebereitstellung 2. zum Aufbau und zur Regeneration des Gewebes 3. Steuerung des Stoffwechsels Nährstoffe gelangen durch Nahrungsaufnahme in den Körper Im Problemfall (unzureichende oder schlechte Nahrungsaufnahme) kann der Körper nicht alle Funktionen ausführen Priorität hat dann die Energiebereitstellung Energiequelle des Menschen: Nahrungsmittel (aus der Natur) Um diese Lebensmittel in Energieformen zu überführen hat der Organismus eine Reihe von metabolischen Systemen entwickelt!

2 Im Sport: Sport = Leistung Leistung = Energieumsatz pro Zeit Basis sportlicher Leistung = Fähigkeit des Organismus, die richtige Menge an Energie zur richtigen Zeit bereitzustellen, sowie der Steuerung gemäß den sportlichen Anforderungen nachzukommen Energie (= Fähigkeit, Arbeit zu leisten) 6 Energiearten (generell) 1. mechanische 2. chemische 3. Wärme 4. elektrische 5. Licht 6. nukleare...energie Im menschlichen Organismus: 1. biochemische 2. elektrische 3. Wärmeenergie 4. mechanische Energie

3 Nahrungsaufnahme: Ursprüngliche Energiequelle = Sonne Pflanzen bauen durch Photosynthese Kohlenhydrate, Fette und Eiweiße auf -> verschiedene Formen von Energiespeichern Wir nehmen diese Kohlenhydrate, Fette usw. durch unsere Nahrung auf Umbau erfolgt in metabolischen Prozessen, um körpereigene Strukturen zu synthetisieren, die metabolischen Prozesse in Gang zu halten oder um biomechanische Energie zu speichern. Erfordert Gleichgewicht von Aufnahme und Verbrauch! (vor allem bei sportlich aktiven Menschen) Meßmethoden zur Bestimmung der Energieproduktion des Menschen: 1) Kalorimeter: Erfassung der gebildeten Wärme 2) Indirekte Kalometrie 3) Anwendung von, mit stabilem Wasserstoff und Sauerstoffisotopen behandeltem Wasser 4) Akzelerometer

4 1. Kalorimeter: Lebensmittel in einem geschlossenen Gefäß dort elektrisch entzündet und verbrannt durch entstehende Temperatur steigt das Wasser Zunahme erlaubt es nun die freigewordene Energie zu berechnen 2. Indirekte Kalorimetrie: Bestimmung der verbrauchten Sauerstoffmenge (mit Hilfe der Spiroergometrie/ Angabe in ml oder l) im Organismus: Sauerstoff wird genutzt um Nährstoffe zu metabolisieren und Energie zu produzieren Bestimmt man die Menge an Sauerstoff, die ein Mensch in einer bestimmten Situation verbraucht, so erhält man ein Maß für seinen Energieumsatz! Sauerstoffverbrauch= Maß für Energiebereitstellung bzw. Leistung

5 3. Wasser mit stabilen Wasserstoff und Sauerstoffisotopen (²H2 18 O) Durch Ausscheidung der beiden Isotope im Urin bzw. Ihre Konzetration in Blutproben gibt ein Maß für die Kohlendioxidproduktion an und damit den Energieumsatz! 4. Akzelerometer Schrittzahlmesser, der am Probanden befestigt wird durch Erschütterungen wird Zahl der durchgeführten Bewegungen in einem definierten Zeitraum gemessen dient zur Abschätzung des Energieumsatzes

6 Formen der ATP-Resynthese anaerob ohne Sauerstoffverbrauch: 1.) anaerobe- alaktazide Energiebereitstellung über Kreatinphosphat 2.) anaerobe - laktazide Energiebereitstellung über die Glykolyse aerob mit Sauerstoffverbrauch: 3.) aerobe - alaktazide Energiebereitstellung über den Zitratzyklus und die Atmungskette

7 Der Körper speichert Energie in unterschiedlicher Form: 3 energiebereitstellende Systeme: 1. ATP Kreatinphosphatsystem (Phosphagensystem) 2. Bildung von Milchsäure 3. Sauerstoffsystem

8 1. ATP Kreatinphosphatsystem umfasst die in den beiden energiereichen Phosphaten Adenosintriphosphat (ATP) und Kreatinphosphat (KP) enthaltenen Energiereserven jede Bewegung beruht auf der Spaltung von ATP (ohne ATP - keine Muskelkontraktion) in Muskelfasern, stellt sehr schnell Energie zur Verfügung Da diese Mengen sehr gering sind läuft bei Belastungen (länger als 1-2 s) eine ständige Resynthese ab.

9 Kreatinphosphat kann im Bedarfsfall zur ATP Resynthese genutzt werden das ATP-KP System ist so für jede Form der Energiegbereitstellung von Bedeutung da nur geringe Mengen vorhanden- bei max. Belastung nach 5-6 s völlig erschöpft- Regeneration aus anderen Energiequellen Energiebereitstellung aus den energiereichen Phosphaten ist besonders bei kurzen und schnell durchgeführten Belastungen von Bedeutung (Sprints: 100m/ Würfe/ Sprünge/ Kraftsport- Gewichtheben) 2. Bildung von Milchsäure nicht direkt für Muskelkontraktion nutzbar Jedoch zur ATP Resynthese Bei hochintensiven Belastungen ist das muskuläre Glykogen, die zweitbeste Energiequelle Bei Belastungsformen wichtig, die eine max. Leistung von 1-2 min. verlangen (wie 400m,800m, länger durchzuhaltene Kraftbelastungen)! Nachteile: bei Aufspaltung eines Moleküls Glukose zu Laktat wird nur 5% der Energie frei, die man erhält wenn man das Molekül vollständig verbrennt. Und: Anstieg der Milchsäurekonzentration im Muskel führt zur Erschöpfung Laktat kann in anderen Geweben z.b. Herz verbrannt werden oder in der Leber in Glukose zurückgebildet werden!

10 Musk. Glykogen wird ohne Einwirkung von Sauerstoff (anaerob) in der Glykolyse zu Milchsäure abgebaut -> die dann frei werdende Energie wird zur ATP Bildung genutzt! 3. Sauerstoffsystem

11 Sauerstoffsystem Gewonnene Energie kann nicht direkt vom Muskel genutzt werden- ermöglicht jedoch ATP Resynthese aus anderen Energiereserven des Organismus Vorteil: große Menge an Energie Nachteil: Energiemenge pro Zeit gering Von Bedeutung bei Ausdauerleistungen mit geringer Belastungsintensität (Langlauf.) Vereinfachtes Flußdiagramm der drei enrgiebereitstellenden Systeme:

12 Literatur: Williams, M.H. (1997): Ernährung, Fitness und Sport (S )