Sportbiologie mit Muskel, Herz und Blut

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motorische Neuron sendet Aktionspotenal ale an den Beinstrecker PNS muskel, der sich dadurch zusammenzieht Das Bein wird ausgestreckt. le Nerven) Physiologische Gliederung des Nervensystems animales NS (= cerebrospinales NS Umweltnervensystem) In einem polysynaptischen Reflex erregt das sensorische Neuro Interaktion mit der Umwelt • Sensibel auch ein Interneuron, dessen hem mende Synapse in motorisches Neuron des antagonistischen Beinbeugermuskels hemm (Berührung, Schmerz) • Sensorisch -Sensorische Information in Dehnungsrezeptoren im Musculus quadriceps wird gedehnt, wenn Hämmerchen auf sehne trifft, welche übers Knie läuft (Riechen, Hören, Sehen, Schmecken) Motorisch Nervensysten (NS) -physiologische Gliederung - vegetatives NS, VNS (= Eingeweide- nervensystem) Sympathik us Mus im Oberarm als Fight and Flight Parasympathik Muskelspindel → sind Sinnesorgane (Propriorezeptoren - für die Tiefensensibilitat) in den Muskeln, die den Dehnungszustand der Skelettmuskulatur erfassen →Schutz vor Überdehnung, bei plötzlicher Dehnung des Muskels→→Dehnungsreflex → Aufrechterhaltung einer bestimmten Körper- und Gelenkstellung →Regulierung und Aufrechterhaltung einer konstanten Muskelspannung →von y-Motoneuronen innerviert us Rest and Sleep Eigenreflex vs. Fremdreflex → Eigenreflex: Patella-Sehnen-Reflex Muskelspindeln als Rezeptor und streckmuskel als Effektor liegen in ein und demselben Organ (Oberschenkelmuskel) →Fremdreflex¹ Berühren eines heißen Gegenstandes Hitzereiz als Rezeptor der Haut und z. B. ektor liegen nicht im gleichen Organ. MUSKEL drei verschiedene Muskeltypen •quergestreifte Muskulatur. 1. Skelettmuskulatur bewusst kontrollierbar 2. Herzmuskulatur →nicht willkürlich steuerbar 3. Glate Muskulatur →nicht willkürlich steuerbar → Innere Organe, Blutgefäße Energiebereitstellung im Muskel anaerob aerob O Chemische Energie 10 20 30 40 50 alaktazid (ken Laktat) max. für 10 Sekunden Belastungsdauer (sek) 60 70 80 Kohlenhydrate ENERGIEBEREITSTELLUNG BEIM SPORTLER 90 100 Fette Energiefluss Anteil der Energiebereitstellung Zerfall ATP anaerobe Energiegewinnung ATP Biomechanische Energie Energiegewinnung 20 Zerfall * Kontraktionsenergie aerobe ATP → ein Muskel besteht aus vielen Muskelfasern (Durchmesser 10-80 μ) → diese sind durch Bindegewebshüllen zu Muskelfaserbindungen zusammengefasst → die Muskelkontraktion geht auf die Wechselbeziehung zwischen den Proteinen Aktin und Myosin zurück Was bestimmt die Muskeleinstellung? Einstellung der Skelettmuskeln in zwei Hauttypen. Typ-1-Fasern (ST-Fasern) = slow twitch. →langsame Muskelfasern →hohe Ausdauer → enthalten viel 0₂-bindendes Myoglobin → role Fasern Typ-2-Fasern (FT-Fasern) →schnelle Muskelfasern rasch ermüdend → enthalten weniger Myoglobin-weiße Fasern !FT-Fasern können irreversibel in ST-Fasern umgewandelt werden. Andersrum nicht! ATP-AdenosinTriPhosp wichtigster Energieträger in allen Lebewesen wird für Vorgänge im Körper benötigt →→der ATP-Vorrat reicht bei maximaler kontraktion nur etwa 2-3 Sekunden 1. Phase: anaerob alaktazide Phase (rote/blaue kurve) → Energiebereitstellung via ATP und KP (Kreatinphosphat) → ohne Sauerstoff →keine Bildung von Milchsäure (Lactat)-daher alaktazid →kurze, explosive Belastungen (2-20 sek.) →vorhandenes KP sorgt kurzfristig für eine schnelle Regeneration des ATPs 2.Phase anaerobe-laktazide Phase (grüne Kurve) → setzt ein, noch bevor Vorräte an energiereichen Phosphaten verbraucht sind. →tritt immer bei Sauerstoffschuld ein ADPP ATP → Lactat entsteht und ist bei Anhäufung Ursache für Ermüdung des Muskels → Höhepunkt etwa 45 sek. nach Beginn der erschöpfenden Muskelarbeit-jedoch abhängig von sogenannter Lactatschwelle →geringe Energieausbeute: 2 Moleküle ATP aus einem Molekül Glukose 3. Phase: aerob-alaktazide Phase (graue Kurve) →Abbau von Glukose und Fettsäure ausreichend Sauerstoff →Bedingung: → dauert wesentlich länger →hohe Energieausbeute 38 Moleküle ATP aus einem Zuckermolekúl vollständiger Glukoseabbau (aerobe Gykolyse) Mit Sauerstoff: Aerobe Energiebereitstellung intensive Belastungen länger als 90 sec Fettverbrennung (Lipolyse) extensive Belastungen langer als 90 sec kleiner Kreislauf Ohne Sauerstoff: Anaerobe Energiebereitstellung grosser Kreislauf alaktazid Herzgröße Spaltung energiereicher Phosphate (ATP Kreatinphosphat) Sportlerherz -vermehrte Durchblutung durch Gefaßbildung -weniger Schläge pro Minute -Gewichtszunahme bis zu soo gramm -feststellbar durch Ultraschall oder Röntgen Belastungen 6-10 sec ANATOMIE DES HERZENS -zentrales Organ des Blutkreislaufs -Hohlmuskel - arbeitet als Druck-und Saugpumpe -pro Minute werden 5-6 Liter Blut durch den Körper gepumpt -gesundes Herz ist ca. 12 cm lang -Ruhepuls bei Erwachsenen 60-80 Schläge pro Minute -Gewicht: →Männer: 280-340 gramm →Frauen 230-280 gramm laktazid unvollständiger Glukoseabbau (anaerobe Glykolyse) Belastungen 15-45 ser BLUTKREISLAUF → doppelt geschlossener Blutkreislauf a) Großer Körperkreislauf-ink. Gewebe b) Kleiner Lungenkreislauf- Herz und Lunge Schlagvolumen Herzfrequenz ml Langelausdauer Gewicht Gesamt- volumen 9 mi Schläge/min untrainiert 200-300 600-800 60-90 75-105 60-80 ca. 200 Art der Belastung Daten Schnelkrat (45) ausdauer- trainiert 350-500 900-1300 95-115 170-200 40-60 ca. 200 -Aorta M Herzminuten- volumen Ruhe Belastung Ruhe Belastung Ruhe Belastung Energieträger ca. 5 Fette überwiegend Kohlenhydrate BLUTKREISLAUF → doppelt geschlossener Blutkreislauf a) Großer Körperkreislauf-ink. Gewebe b) Kleiner Lungenkreislauf-Herz und Lunge kiner Kreislauf Kohlenhydrate Canaerobe Glykolyse) ATP/KP Liter ca. 5 ca. 18 1 cava inferior) große Körperkreislauf → Lauf des Blutes ausgehend vom Herzen: -linker Vorhof -linke Herekammer KH ca. 39 -Körperaterien -Körperkapillaren (Abgabe von Sauerstoff) -Körpervenen (obere und untere Hohlvene). -rechter Vorhof -rechte Herzkammer groller Kreislauf oberen karperhe -Kapillangebiet der Lunge Art der Energiegewinnung (A pulmonal) Ata linker Vorhof (100%) unteren Körperhälte vorwiegend arb anderb (100%) KJ/min 370 250 125 0 Phosphate Glykolyse 1 min. Entstehung: -vermehrte körperliche Dauerbelastung -nach langjährigem, regelmäßigem, umfangreichem und intensiven Ausdauer- training Bsp. Langstreckenlauf, Radrennfahren, Skilanglauf, Triathlon, Rennrudern Sauerstoffreich •Sauerstoffarm Glykogenabbau -Lungenaterie -Lungenkapillaren -Lungenvene -linker Vorhof -linke Herekammer 10 min kleine Lungenkreislauf →Lauf des sauerstoffarmen Blutes ausgehend vom Herzen -rechter Vorhof Körperkreislauf großer Kreislauf Kapage der obenen Körperhälfte -rechte Herzkammer Lungenkreislauf kleiner Kreislaud cerebr Lungenvere (pulmonal) 100 min Fettsäureabbau stellung rechter Vorhof- rechte Kammen untere Hohvene (V. cava inferior) Zeit (log) Kaplargebiet der Lunge (A pulmonals) Kapillangebiet der unteren Körperhafte BLUTGEFABE -Arterien → Einteilung der Blutgefäße erfolgt je nach Blutrichtung, nicht nach dem Sauerstoffgehalt! -Blut fließt vom Herzen weg -mehrschichtige Gefäßwand, stabil -müssen Blutdruck des Herzen stand halten -Venen →Einteilung der Blutgefäße erfolgt je nach Blutrichtung, nicht nach dem Sauerstoffgehalt! -Blut fließt zum Herzen - dünnere Gefäßwände -Venenklappen verhindern zurückfließen des Blutes -Kapillaren -sehr dúnne Gefäßwand -Durchmesser 5-10 μ -Bau an die Funktion des Gasaustausches angepasst Sinusknoten -Schrittmacher" -gibt die Frequenz vor und erzeugt elektrischen Impuls -Impulse breiten sich über die beiden Vorhöfe rasch aus und veranlassen zur kontraktion Rotes Blutkörperchen Erythrozyten -Kernlos Sauerstoffversorgung am Herz Das Herz wird durch ein eigenes Netz an Blutgefäßen mit Sauerstoff und Nährstoffen versorgt Bei sportlicher Belastung wird ein höherer Bedarf festgestellt, somit werden auch hier neue kapillaren gebildet + Herzkranzgefäße -ca. 4 Monate im Körper L> dann Abbau in Milz und Leber BLUT Aufgaben -Transport: Sauerstoff, Kohlenstoffdioxid, Nährstoffe, Mineralsalze, Hormone, Stoffwechselprodukte -Regulation der Körpertemperatur gleicht Wärmeunterschiede im Körper aus Transportieren: - mit Hilfe von Hámoglobin Sauerstoff zu den Zellen -Kohlenstoffdioxid zu den Lungen. Weiße Blutkörperchen Leukozyten -kernhaltige Zellen -verschiedene Leukozytenformen haben unterschiedliche Abwehraufgaben ewebetrümmer Muskelschicht Bindegewebs- schicht -Granulozytenvernich Bakterien Venen- klappen Sauerstoff Kohlendioxid Zellschicht Muskel- schicht Bindegewebs- schicht Körperzellen 1 Atmung rechter Vorhof Erregungs- übertragung Rote Blutköperchent AV-Knoten →→Arterie Sinusknoten Kapillare Hauptschlagader (Aorta) Reizleitungs- bahnen · Vene Granulozyten Lymphozyten Monozyten Kapillaren Abwehr Feste Bestandteile (45%) Weiße Blut- körperchen BLUT Blut- plättchen Herzkammern Plasma (55%) Fibrinogen 1 Gerinnung Serum Glucose Freie Fettsäuren Aminosäuren Schlackenstoffe Hormone Transport Blutplättchen Trombozyten -sind Bruchstücke oder Absplitterungen von Knochenmarkriesenzellen -enthalten Gerinnungsfaktoren und dadurch wesentliche Funktion bei der Blutgerinnung -befinden sich im Ruhezustand und werden durch Kontakt mit verletzten Gefäßen aktiviert und setzen Inhaltsstoffe frei. -leiten Blutgerinnung ein BLUTDOPING →Transfusion von Blutkonserven (Fremd- oder Eigenblut) -künstliche Erhöhung der Hämoglobinkonzentration im Blut - verbesserte Sauerstoffaufnahme sowie Sauerstofftransportkapazität des Blutes -Steigerung der Ausdauerleistung →seit 1988 auf der Liste der verbotenen Methoden des Internationalen Olympischen Komitees (10C) und der World Anti-Doping Agency (WADA) Erythropoietin (EPO) - Medikament und Dopingmittel -EPO ist ein in der Niere produziertes körpereigenes Hormon, welches die Bildung der Erythrozyten steuert -Bildung der Erythrozyten abhängig vom Sauerstoffbedarf des Körpergewebes (2.8. der Muskelzellen) - seit 1983 ist es möglich EPO synthetisch herzustellen -Problem Sauerstoffmangel führt zu einem natürlichen Anstieg von EPO im Blutserum → Hinweis auf Doping ist ein Hämatokritwert über 50 (dieser Wert gibt den volumenanteil der Zellen im Blut an) → ein Wert von 60 wird als gesundheitsschädlich angegeben →portugiesischer Radrennfahrer Manuel Abreu starb 1997 an den Folgen von EPO → Nachweis von künstlichem EPO seit 2010 über Urinprobe Nachweisbar →Schätzung: 50% der Radsportler gedopt → mehrere Fälle jährlich! Hämatokrit Normwert Blutplasma - ca. 55% Übrige Blutzellen - ca. 2% Erythrozyten - ca. 43% www.ervthrazvten.net Höhentrainingslager Durch sauerstoffarme Höhenluft wird ebenfalls bei sportlicher Betätigung schnell ein Sauerstoffmangel im Gewebe erzeugt Durch Ausschuttung von Hormonen wird die Bildung roter Blutkörperchen und die Erhöhung der Mitochondrienzahl in den Muskelzellen erreicht