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90 Sekunden (400m) → mit Milchsäuerung (Laktat reichert sich im Blut an) KP-Zerfall ATP- Zerfall Energiebereitstellung im Muskel anaerobe Energiegewinnung aerobe Energiegewinnung 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Belastungsdauer (sek) ATP (Adenosintriphosphat) → einzige unmittelbare Energiequelle des Organismus (lebensnotwendig, Spaltung von ATP ermöglicht Muskelkontraktion) andere Energieträger dienen der Wiederauffüllung der ATP-Speicher = Anaerobe Energiegewinnung (im Detail): zu Beginn der körperlichen Belastung (höherer Intensität) ist Energiebedarf nicht oxydativ ausreichend abgedeckt → Muskeln müssen anaerob Energie gewinnen: O 1. Spaltung von ATP zu ADP+P+Energie ATP-Vorrat in Muskeln sehr gering → reicht nur für wenige Sekunden ● O ● O O O ● 2. ATP durch KP (Kreatinphosphat) – Speicher wieder auffüllen KP + ADP Kreatin + Phosphat, sofortige Resynthese ermöglicht für ein paar Sekunden eine Gesamtarbeitszeit bei maximaler Belastung 3. längere hoch intensive Belastung Phosphate nicht ausreichend anaerob laktazide Energiebereitstellung (anaerobe Glykolyse = anaerobe Zuckerverbrennung): Glycose 2 ATP + Milchsäure (Ermüdungsstoff) O bei längeren Belastungen bevorzugte Energiegewinnungsprozess intrazelluläre Glykogen günstig, da mehr ATP Aerobe Energiegewinnung: bei Belastungen über eine halbe Minute in den Mitochondrien / allgemein geringen → Übersäuerung durch Laktat verursacht erliegen der glykolytischen Stoffwechselprozesse durch Enzymhemmung Hemmung der zuckerabbauenden Enzyme führt zum Abbruch der Maximalbelastung (Selbstschutz der Zelle vor Übersäuerung) Anaerobe Energiegewinnung und Sauerstoffschuld (-defizit): zu Beginn einer Belastung muss die Atmung und das Herz-Kreis-Laufsystem erst angetrieben werden (erfolgt „träge“) → Sauerstoff steht zu Beginn bei jeder sportlichen Aktivität unzureichend dar Organismus muss anaerob (Zucker, Fette, bei langer Belastung: Eiweiße) arbeiten bis das oxidative System ausreichend Energie zur Verfügung hat geht Sauerstoffschuld ein aufgrund anfänglicher Sauerstoffschuld bleibt Herz-/Atemfrequenz nach Belastungsende noch erhöht langandauernden Belastungen neben Glukose/Glykogen können bei aerober Energiegewinnung auch Fette (freie Fettsäuren) verbrannt werden (= bei geringer Intensität), Eiweiße in Sonderfällen aerob wird 18/19 mal so viel ATP gewonnen, deshalb nur geringe Belastungsintensität möglich (geringe Energieflussrate) bei höherer Intensität aerobe Energiegewinnung nicht (richtig) möglich Mischform aus aerober und anaerober Energiebereitstellung Zusammenfassend: primäre Energiequelle: ATP KP anaerobe Glykolyse (Zucker) → aerobe Energiegewinnung (Lipide, Eiweiße) Vorgänge laufen überlappend ab, Maximum zu unterschiedlichen Zeiten Energieträger (über Nahrung) Kohlenhydrate (deckt zwei drittel Energiebedarf) Fette (ein drittel) Eiweiße Belastungsart und Energiedeckung Hochgradige intensive Belastungen anaerobe Verbrennung von intrazellulärem Zucker (Glykogen) mittlere Belastungen aerob durch → Kohlenhydrate und Fette Energiebereitstellung 1. anaerob alaktazid: anaerob ohne Sauerstoff → alaktazid = ohne Laktat (Milchsäure) → sehr schnelle Energiebereitstellung → schnelle Erschöpfung (bis etwa 15sek) → bei explosiven, kurzen, schnellen + intensiven Bewegungen (wie 100m, Weitsprung, Gewichtheben) 2. anaerob laktazid: anaerob laktazid - ohne Sauerstoff mit Laktatbildung durch Abbau von Glukose (Kohlenhydrate) → ATP-Speicher aufgefüllt + Laktat Entstehung → Laktatbildung Anhäufung => Übersäuerung führt zu schneller Ermüdung → schnelle Energiebereitstellung = → schnelle Erschöpfung bei intensiven Belastungen [ca. 30-90Sek] Bsp.: 400m, 100m Schwimmen = 3. aerobe glykolyse: → Spaltung von Glukose und Glykogen (Kohlenhydrate) aerob = mit Sauerstoff 4. aerobe lipolyse: keine Laktatbildung insgesamt große Kapazität langandauernde mäßige Belastung [von 2-90min] langsame Energieflussrate (Energie nicht schnell verfügbar) geringe Energiemenge pro Zeiteinheit Bsp.: 5km, 1km Schwimme, etc. Rückgriff auf Fettreserven zerlegen von Fettsäuren große Kapazität (nahezu unbegrenzte Energiequelle) lange Belastungsdauer bei niedriger Intensität → keine Laktatbildung sehr langsame Energieflussrate (hauptsächlich nur bei sehr langen Belastungen verwendet) geringe Energiemenge pro Zeiteinheit Verstoffwechselung von Fetten langsamer als von Kohlenhydraten Bsp.: Gehen, Triathlon (in Notsituationen Verstoffwechselung von Proteinen (Eiweißen)) Sauerstoffaufnahme bei Belastung im Ruhezustand Sauerstoffverbrauch konstant (im Gleichgewicht) Stufentest: → zu Beginn: Sauerstoffaufnahme und Laufgeschwindigkeit steigen im linearen Zusammenhang Energiebedarf kann aerob abgedeckt werden Am Ende Sauerstoffdefizit erreicht = Differenz zwischen Sauerstoffaufnahme und -bedarf bei hoher Belastungsintensität (→ maximale Sauerstoffaufnahme (VO₂max) erreicht Energie muss zusätzlich anaerob bereitgestellt werden) Allgemein: → zu Beginn jeder Belastung entsteht ein Sauerstoffdefizit, weil der Körper mit der nur langsam anlaufenden Sauerstoffaufnahme den plötzlichen Sauerstoffbedarf nicht direkt decken kann Körper muss anaerobe Energiebereitstellung nutzen Sauerstoffdefizit vergrößert sich, wenn Sauerstoffbedarf das VO2max übersteigt → nach Belastungsende erfolgt die aerobe Energiegewinnung weiter größerer Sauerstoffbedarf in Erholungsphase als in Ruhezustand → aufgenommene Sauerstoffmenge nach Belastungsende, die mehr als der im Ruhezustand entspricht, wird als Sauerstoffschuld bezeichnet erhöhte Sauerstoffaufnahme nach Belastungsende dient der erhöhten Aktivität des Herz- Kreislauf-Systems (Auffüllen ATP/KP-Speicher u. Sauerstoffspeicher, Abbau Laktat, Energiebereitstellung) „Aerobe Schwelle“ – „Aerob-anaerobe Übergangsbereich“ – „Anaerobe Schwelle" 2 mmol/l Aerobe Schwelle Die aerobe Schwelle liegt bei ca. 2 mmol Laktat/Liter Blut und entspricht somit einer Belastungsintensität, bei welcher der ▸ Laktatspiegel diesen Wert gerade übersteigt. Ab dieser Schwelle kann die benötigte Energie nur durch zusätzliche Energiegewinnung aus dem anaerob-laktaziden Stoffwechselweg bereitgestellt werden, der Laktatspiegel beginnt zu steigen. Bei Belastungsintensitäten unterhalb dieser Schwelle erfolgt die Energiegewinnung fast ausschließlich aerob; der Laktatspiegel bleibt in der Nähe des Ruhewertes. 2-4 mmol/l > 4 mmol/l Laktat Anaerobe Schwelle Der aerob-anaerobe Übergangsbereich ist der Bereich zwischen der aeroben und anaeroben Schwelle. Die Laktatbildung nimmt mit steigender Belastungsintensität zwar zu, jedoch stehen Laktatbildung und Laktatabbau immer im Gleichgewicht. Die anaerobe Schwelle liegt etwa bei 4 mmol Laktat/Liter Blut, sie ist jedoch abhängig vom Trainingszustand. Bei Belastungsintensitäten an dieser Schwelle liegt ein maximales Laktatgleichgewicht vor, d.h. Laktatbildung und Laktatabbau stehen gerade noch im Gleichgewicht. Man nennt diesen Zustand auch Steady-state. Eine höhere Belastungsintensität führt zu einem starken Anstieg des Laktatspiegels. Die Sauerstoffaufnahme reicht nicht mehr aus, den Gesamtenergiebedarf zu decken, es kommt zur schnellen Erschöpfung durch Übersäuerung.