© Sascha Härtel, Universität Karlsruhe (TH)
Fortbildungsveranstaltung am IfSS der Universität Karlsruhe (TH)
Trainingslehre im Neigungsfach Sport
Datum: 26.09.2005
Thema: Energiebereitstellung (beim Walking)
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Ausdauer Ausdauer – Systematisierung (nach Hollmann & Hettinger 2000)
Ausdauer
lokaleAusdauer
allgemeineAusdauer
anaerob aerob
statisch dynamisch
anaerob aerob
statisch dynamisch statisch dynamisch statisch dynamischMZA: 2-10 minLZAI:10-35 minLZAII: 35-90 minLZAIII: 90-360 min
Kraft- undSchnelligkeits-AusdauerKZA: 25 s-2 min
morphologischer, biochemischer, biophysikalischer Aspekt
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Aufbau und Rolle des ATP
• Grundbaustein für jede menschliche Bewegung
• einzige Energieform, die von der Zelle genutzt werden kann
Dickhuth (2000)
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Aufbau und Rolle des ATP
• ATP wird beim Kontraktionsvorgang in ADP und Pi gespalten, dabei wird Energie frei
• Vorrat an ATP in der Muskelzelle reicht nur für 1 bis 2 sec
jede Muskelzelle muss ATP resynthetisieren
• ATP kann nur durch Energiezufuhr synthetisiert werden
Klinke & Silbernagl (2000)
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Energieliefernde Prozesse zur ATP-Synthese (Übersicht)
1. Spaltung energiereicher Phosphate (KP, ADP)– anaerob-alaktazide Energiegewinnung (Sofortreserve)– Dauer: 4-6 sec (bis 10 sec)– Enzym: Creatin-Phosphokinase (CPK)
2. Energie aus Kohlenhydratena) anaerob-laktazide Energiegewinnung (Glykolyse)
Dauer: bis 60 secEnzym: Phosphofructokinase (PFK)
b) aerob-alaktazide EnergiegewinnungDauer: bis 90 minEnzym: Citratsynthetase (CS)
3. Energie aus Fetten– aerob-alaktazide Energiegewinnung– Dauer: unendlich– Enzym: Cholesterin-Alkyl-transferase (CAT)
(4. Energie aus Proteinen)– nur in Notsituationen (Krankheiten, Hunger, Übertraining)
Badtke (1999)
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Spaltung energiereicher Phosphate (KP, ADP)
• anaerob-alaktazide Energiegewinnung (Sofortreserve)
• Dauer: 4-6 sec (bis 10 sec)
• Enzym: Creatin-Phosphokinase (CPK)
Blum & Friedmann (1991)
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Energie aus Kohlenhydraten (anaerob)Glykolyse
• anaerob-laktazide Energiegewinnung
• Dauer: bis 60 sec
• Enzym: Phosphofructokinase (PFK)
• Ort: Zytoplasma
Energiebilanz: 2 ATP (pro mol Glucose)
Badtke (1999)
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Energie aus Kohlenhydraten (aerob)Glykolyse + Citratzyklus (+ Atmungskette)
• aerob-alaktazide Energiegewinnung
• Dauer: bis 90 min
• Enzym: Citratsynthetase (CS)
• Ort: Mitochondrium
Energiebilanz:2 ATP (Glykolyse)
+ 2 ATP (Citratzyklus)
+ 34 ATP (Atmungskette)
38 ATP (pro mol Glucose)
Badtke (1999)
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Energie aus Kohlenhydraten (aerob)(Glykolyse +) Citratzyklus + Atmungskette
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Energie aus Fetten
• aerob-alaktazide Energiegewinnung
• Dauer: unendlich
• Enzym: Cholesterin-Alkyl-transferase(CAT)
Energiegehalt:1 g Fett 505 mmol ATP1 g KH 211 mmol ATP
Badtke (1999)
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Energiebereitstellung bei maximaler Belastung in Abhängigkeit der Belastungszeit
Keul/Haralambie (1972)
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Energiebereitstellung bei unterschiedlicher Intensität
Badtke (1999)
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Energiestoffwechsel in Abhängigkeit von der Anforderung
Messgröße SA KZA MZA LZA (1) LZA (2) LZA (3)
Dauer‘‘ – sec‘ – min
10‘‘ –35‘‘ 35‘‘ – 2‘ 2‘ – 10‘ 10‘-35‘ 35‘ – 90‘
175 -190
O2-Aufnahme % VO2max 100 100 95-100 90-95 80-95 60-90
8020
105
- - -- - -
Abbauweg (aerob)% KH% Fette
10- - -
20-25- - -
60-40- - -
bis 80bis 10
8020
30-5050-70
Energieliefernde Substrate
Phosph.KH
KH KH KHKH
(Fett)(KH)Fett
90‘ –360‘
Herzschlagfrequenz (1/min) 185 -200
185 –200
190 -210
180 -190
150 -180
Energiewandlung% aerob% anaerob
1090
2080
6040
7030
955
Energieverbrauch kJ/min 300 250 190 120 80
Abbauweg (anaerob)% alactazid% lactazid
3060
15-3050
3-540-60
- - -10-20
- - -- - -
nach Neumann (1984)
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Weltrekorde unterschiedlicher Laufdisziplinen (Stand 04/2005)
Strecke Zeit (Weltrekordhalter)
100m 9,86 sec (Tim Montgomery)
200m 19,32 sec (Michael Johnson)
400m 43,18 sec (Michael Johnson)
800m 1:41,11 min (Wilson Kipketer)
1000m 2:11,96 min (Noah Ngeny)
1500m 3:26,00 min (Hicham El Guerrouj)
3000m 7:20,67 min (Daniel Komen)
5000m 12:37,35 min (Kenenisa Bekele)
10000m 26:20,31min (Kenenisa Bekele)
21.0975m 58:51 min (Paul Tergat)
41.195m 2:04:55 (Paul Tergat)
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Laktatleistungskurve
Aerobe Schwelle
Anaerobe Schwelle
Aerob-anaerober Übergang
< 2 mmol/lExt. GLA
Regeneration Fett (+KH)
2-3 mmol/lInt. GLAStabilis.KH >Fett
3-5 mmol/lEntw.-B.Entwickl.
KH
>5 mmol/lSpitzenb.Laktattol.
KH
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Ausdauerleistungsfähigkeit – Messgrößen (Auswahl)
• Geschwindigkeit an der anaeroben Schwelle
• Maximale Sauerstoffaufnahme (VO2max)
• Respiratorischer Quotient (RQ) bei definierter Belastung
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Maximale Sauerstoffaufnahme (VO2max)
• VO2max Basismessgröße in der Sportmedizin
• VO2max abhängig von
• Sauerstoffaufnahme / äußere Atmung (Ventilation, Diffusionskapazität)
• Sauerstofftransport (HKS, Kapillarisierung, Hämoglobin, Blutvolumen)
• Sauerstoffverbrauch (Mitochondrien, Enzyme, Faserspektrum usw.)
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Maximale Sauerstoffaufnahme (VO2max)
Hollmann & Hettinger (2000)
Männer FrauenNormwerte(3. Lebens-
dekade)absolut(l/min)
relativ(ml/min/kg)
absolut(l/min)
relativ(ml/min/kg)
Untrainierte
Leistungssportler 6,0 80 3,5 65
3,3 ± 0,2 40 2,0 ± 0,2 35
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Respiratorischer Quotient (RQ)
• RQ =
• Erlaubt Aussagen über aktuelle Stoffwechselsituation
RQ = 0,7 reine Fettsäure-Oxidation
RQ = 1 reine Glukose-Oxidation (C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O + Energie)
RQ = 0,85 gemischtes Verhältnis von 50% KH zu 50% Fett
RQ >1 Belastung im Bereich der Ausbelastung / Nachbelastungsphase
AufnahmeOAbgabeCO
2
2
−−
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Respiratorischer Quotient (RQ)
Training RQ bei gleicher (submaximaler) Belastung geringer
Energiestoffwechsel beim Walking
Laktatkonzentration in mmol/l (MW ± SD) bei verschiedenen Intensitäten und verschiedenen Streckenprofilen
Max. 2 km-W-T (n=33) Submax. 2 km W-T (n=30)Ebene 4,59 ± 1,91 2,45 ± 0,83
25 HM 5,27 ± 2,21 2,23 ± 0,69
50 HM 7,82 ± 2,17 2,63 ± 0,99
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Max. 2 km-W-T (n=33) Submax. 2 km W-T (n=30)Ebene 16,52 ± 1,49 18,03 ± 1,60
25 HM 16,18 ± 1,43 18,71 ± 1,70
50 HM 15,13 ± 1,38 17,66 ± 2,33
Walking-Zeiten (MW ± SD) bei verschiedenen Intensitäten und verschiedenen Streckenprofilen