Anatomische und physiologische Grundlagen menschlicher Bewegung

Transkript

1 Anatomische und physiologische Grundlagen menschlicher Bewegung Katja Müller und Anna Kuckenberg-Merz Sport Leistungskurs 2012 Lehrer: Oliver Kohlhaas

2 Inhaltsverzeichnis 2 Bau und Funktion des Herz-Kreislaufsystems; Gasaustausch und -transport; Bau und Arbeitsweise der Muskulatur; Fasertypen; Grundvorgänge bei der Kontraktion; Grundlegende Aspekte der Energiebereitstellung Effizienzvergleich: aerobe- und anaerobe Energiegewinnung;

3 Bau und Funktion des Herz- Kreislaufsystems 1/4 3 Definition: - Der Blutkreislauf ist Strömungssystem des Blutes - Umgangssprachlich nennt man es auch Blutbahn

4 Bau und Funktion des Herz- Kreislaufsystems 2/4 4 Herz (pumpt das Blut durch Venen und Arterien) Blut (transportiert O², Nährstoffe, Hormone, Abfallprodukte usw.) Blutgefäße (dienen als Transportwege)

5 Bau und Funktion des Herz- Kreislaufsystems 3/4 5 Herz-Kreislauf-System - Verbindet alle Körpersysteme - Dient der Versorgung der Zellen im Körper - Herz ist die treibende Kraft - Lässt sich in zwei Kreisläufe unterteilen (großen Körperkreislauf und kleinen Lungenkreislauf)

6 Bau und Funktion Herz-Kreislauf- System 4/4 6 Funktion - Aufnahme von O² durch die Lunge, sowie Abgabe von CO². - Resorption ( Aufnahme) von Nährstoffen, Wasser und Salzen. - Abtransport von Stoffwechselprodukten

7 Gasaustausch und transport 1/2 7 CO² reiches O² armes Blut wird von der rechten Herzkammer zur Lunge gepumpt Die Blutgefäße sowie die Luftleitsysteme werden immer kleiner Dadurch werden die Wände immer dünner Nun erfolgt der Gasaustausch Anschließend wird das Blut in die linke Herzkammer geleitet und von dort aus in den Rest des Körpers

8 Gasaustausch und transport 2/2 8 O² wird aufgenommen CO² wird abgegeben

9 Bau und Arbeitsweise der Muskulatur 1/5 9 Aufbau eines Muskels

10 Bau und Arbeitsweise der Muskulatur 2/5 10 Die Muskulatur gehört zum aktiven Bewegungsapparat. Muskeln bestehen aus: Muskelfaserbündeln Muskelfasern Myofibrillen 6 Sarkomeren Abb.: Aufbau eines Sarkomers

11 Bau und Arbeitsweise der Muskulatur 3/5 11 Arten der Muskulatur Willkürliche, quergestreifte Muskulatur - bewusst gesteuert: Sinneseindrücke, Gehirn, Rückenmark zu Muskeln Unwillkürliche, glatte Muskulatur - nicht steuerbar, lange, spiralartige Zellen, locker angeordnet Herzmuskulatur - schlägt autonom

12 Bau und Arbeitsweise der Muskulatur 4/5 12 Arbeitsweise - Muskeltätigkeit abhängig von Sinnesorganen, Nerven und Gehirn - Gehirn reagiert auf Sinneseindrücke, gibt entsprechend Anweisungen an Muskeln - Zusammenspiel Gehirn/Muskeleinsatz von Nerven-Netzwerk ermöglicht läuft vom Gehirn über Rückenmark zu Muskeln

13 Bau und Arbeitsweise der Muskulatur 5/5 13 Arbeitsweise der Muskulatur - Haltend = statisch Handstand - Kombiniert Handstand abrollen - Überwindend = dynamisch - positiv Liegestütze hoch - Nachgebend = dynamisch - negativ Liegestütze runter

14 Fasertypen 1/2 14 Alle Muskeln = Mischformen aus verschiedenen Fasertypen Rote Muskelfasern - langsam ermüdende Fasern - wichtig für Ausdauersport - produzieren ATP für Zelle - sind Haltemuskeln

15 Fasertypen 2/2 15 Intermediäre Fasern - Mischform roter und weißer Muskelfasern Weiße Muskelfasern - schnell arbeitende Fasern - erbringen schnell viel Leistungskraft - wichtig beim Sprinten - Bewegungsmuskeln - lassen sich einfach in rote umwandeln

16 Grundvorgänge bei der Kontraktion 1/4 16

17 Grundvorgänge bei der Kontraktion 2/4 17 Für Kontraktion müssen sich Myosinköpfchen an Aktin binden Wird von Troponin und Tropomyosin verhindert Erregung über Nervenbahnen in röhrenartige Vertiefungen auf Zelloberfläche Calcium-Ionen werden frei Aufgabe Calcium-Iones: an Troponin binden und damit Struktur verändern, also Bindungsstellen für Myosinköpfchen freimachen Wenn Myosinköpfchen angedockt haben ATP wird durch Hydrolyse zu ADP+P Freigewordene Energie wird genutzt, um Myosinköpfchen umzukippen und somit Aktin teleskopartig über Myosin schieben (Gleittheorie)

18 Grundvorgänge bei der Kontraktion 3/4 18 Dann löst sich ADP+P von Myosinköpfchen Neues ATP strömt herbei und löst Köpfchen von Aktin Neue Hydrolyse ATP wieder ADP+P Energiegewinn Energie erstellt neue Spannung im Myosinköpfchen, so dass bei Regenerierung des ATP s Myosinköpfchen wieder an Aktin andocken kann und Muskel wieder kontraktieren kann Signal der Entspannung, Calcium-Ionen lösen sich vom Troponin. Troponin und Tropomyosin versperren wieder Bindungsstelle (für Verbindung Myosinköpfchen ans Aktin)

19 Grundvorgänge bei der Kontraktion 4/4 19 Kontraktionsformen - Isometrisch = Muskellänge bleibt gleich, die Muskelspannung steigt - Auxotonisch = Muskellänge und -spannung verändern sich - Konzentrisch = Beugen oder Strecken gegen einen Widerstand - Exzentrisch = Nachgeben gegen einen Widerstand - Konzentrisch und exzentrisch im Zusammenspiel

20 Grundlegende Aspekte der Energiebereitstellung 1/8 20 Allgemeines: - ATP für Kontraktion/Bewegung wichtig - Ausgangsstoffe für die Energiebereitstellung: Kohlenhydrate, Fette und Eiweiß - Funktion Nährstoffe: - Katabolismus (Energiestoffwechsel) - Anabolismus (Baustoffwechsel)

21 Grundlegende Aspekte der Energiebereitstellung 2/8 21 Es gibt 3 Energiebereitstellungsprozesse

22 Grundlegende Aspekte der Energiebereitstellung 3/ Anaerobe alaktazide -Tritt bei Belastung zuerst auf - ohne O² - durch freigewordene Energie, Muskel 1-2 Sek. volle Power - ATP+H2O > ADP + P + Energie - es folgt ATP-Resynthese innerhalb Sek. mittels Kreatinphosphat - ADP + Kreatinphosphat ATP+Kreatin

23 Grundlegende Aspekte der Energiebereitstellung 4/ Anaerobe Laktazide - sehr intensive Belastung >10 Sek. < 90 Sek. - ohne O² - Traubenzucker (Glucose) Basis, in 2 Teilungsschritten zersetzt (Glokolyse): 1. zu Pyruvat 2. zu Laktat - je Teilungsschritt Freisetzung von 1 ATP - Glykogen 2ATP + Laktat - Laktat ins Blut, in Leber > Glykogen

24 Grundlegende Aspekte der Energiebereitstellung 5/ Aerobe Energiegewinnung - 1 Minute - Sauerstoff - Kohlenhydrate (2/3) und Fette (1/3) - 36 ATP

25 Grundlegende Aspekte der Energiebereitstellung 6/8 25 Anaerobe-aerobe Schwelle Aerobe Schwelle - 2 mmol/l - Belastungsintensität gerade überstiegen - Energie aus anaeroben Energiebereitstellungsprozess = Laktatspiegel steigt

26 Grundlegende Aspekte der Energiebereitstellung 7/8 26 Aerober-Anaerober-Übergang mmol/l - Abhängig von Trainingszustand - Max. Laktatgleichgewicht - Erschöpfung durch Übersäuerung aufgrund von Sauerstoffmangel

27 Grundlegende Aspekte der Energiebereitstellung 8/8 27 Anaerobe Schwelle - höchstmögliche Belastungsintensität - >4 mmol/l - gerade noch Aufrechthaltung Gleichgewichtszustandes zwischen Bildung und Abbau des Laktats

28 Effizienzvergleich: aerobe- und anaerobe Energiegewinnung 1/2 28 Vorteile aerob Fette und Kohlenhydrate als Energielieferant (129 ATP und 36 ATP) Hoher Wirkungsgrad Lange Wirkdauer Relativ schnelle Energiebereitstellung Keine Laktatbildung Unproblematische Abfallprodukte Nachteile aerob Bei Abbau von Fetten viel Sauerstoff benötigt Maximalkraft kann nicht erreicht werden Wenn Proteine herangezogen werden Muskelabbau Verzögerter Wirkungseintritt

29 Effizienzvergleich: aerobe- und anaerobe Energiegewinnung 2/2 29 Vorteile anaerob schneller Wirkungseintritt Resynthese von ATP erfolgt sehr schnell Maximale Muskelbelastung möglich Nachteile anaerob Kurze Wirkungsdauer Muskelübersäuerung Fett nicht verwendbar

30 Quellen 30 Klausuren Unterrichtsmaterial

31 31 Danke für eure Aufmerksamkeit!