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Sportbiologie. Dr.Alexander Parizek Facharzt für Unfallchirurgie Sportarzt. Biologische Grundlagen. Allgemeine Begriffsdefinitionen. Biologie : Lehre der Lebewesen Zelle : kleinste selbstständige Einheit des Lebens Gewebe : Zusammenschluss von Zellen mit gleichem Aufbau und Funktion

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Presentation Transcript
sportbiologie

Sportbiologie

Dr.Alexander Parizek

Facharzt für Unfallchirurgie

Sportarzt

allgemeine begriffsdefinitionen
Allgemeine Begriffsdefinitionen
  • Biologie: Lehre der Lebewesen
  • Zelle: kleinste selbstständige Einheit des Lebens
  • Gewebe: Zusammenschluss von Zellen mit gleichem Aufbau und Funktion
  • Organ: Funktionelle Einheit aus verschiedenen Geweben
  • Gesamtorganismus (Mensch): Komplexes System spezialisierter Zellen
die elementaren lebensfunktionen
Die elementaren Lebensfunktionen
  • Energiegewinnung:
    • Synthese > Spaltung > Energie (ATP)
      • Glykolyse – Zuckerspaltung – anaerob – 2 ATP
      • Oxidation – Verbrennung – aerob – 38 ATP
  • Energiespeicherung:
    • KP, Glycogen,Fett
  • Reizantwort:
    • Elektrischer Impuls, Kontraktion
  • Reizanpassung:
    • Hypertrophie, Hyperplasie
  • Regeneration:
    • Zellteilung, Zellvermehrung (ausgenommen Nerven, Knorpel)
biologische grundlagen des trainings
Biologische Grundlagen des Trainings
  • Anpassung des Organismus auf Reize und Erreichen eines höheren funktionellen Trainingsniveaus
  • Stresstheorie:
  • Systematische Steigerung:
  • Zyklische Trainingsgestaltung:
  • Ganzjährigkeit:
  • Anpassung der Belastung
stressreaktion
Stressreaktion
  • Alarmreaktion
    • Atmung, Kreislauf, Energiebereitstellung
  • Anpassung
    • Energiegleichgewicht (steady state)
  • Ermüdung/Erschöpfung
    • Energiedefizit, HF- und Laktatanstieg, verminderte LF, Zwangsabbruch
  • Erholung und Kompensation
    • Auffüllen der Enegiespeicher, Laktatabbau
  • Überkompensation
    • In der Erholungsphase Aufbau einer erhöhten LF (TRAININGSEFFEKT)
systematische steigerung
Systematische Steigerung
  • Anpassung an Trainingsreiz und Zunahme der LF und des Erholungszustandes nach 4-6 Wochen
  • D.h. nach Ablauf des letzen Überkompensationszyklus Steigerung des Trainingsreizes (WNTZ)
zyklische trainingsgestaltung ganzj hrigkeit
Zyklische Trainingsgestaltung Ganzjährigkeit
  • Geplante Belastungs- und Erholungsphasen in Abhängigkeit des Trainingszustandes
  • Mikrozyklus (1 Woche)
  • Mesozyklus (4-6 Wochen)
  • Makrozyklus (Jahresplanung)
    • Vorbereitungsperiode
    • Wettkampfperiode
    • Übergangsperiode

Bereits nach 5 trainingsfreien Tagen Abbauvorgänge (Trainingsverlust) !

anpassung der belastung
Anpassung der Belastung
  • Intensität
    • Trainingsbelastung in % der max.LF
    • Kraft: Gewicht in % des Maximalgewichtes
    • Ausdauer: VO2 (HF) in % des VO2max.(max HF)
  • Belastungsdauer
    • Gesamtzeit der wirksamen Belastung
  • Belastungshäufigkeit
    • Anzahl der Trainingseinheiten pro Woche(mind 2x)
  • Wöchentl. gesamte Trainingsbelastung (WNTZ)
    • Gesamtsumme der wirksamen Trainingsbelasungen
  • Die Trainingsbelastung muß in einem optimalen Verhältnis zur momentanen individ. LF stehen
organsysteme
Organsysteme
  • Sind funktionelle Einheiten, die aus mehreren Organen bestehen
  • Atmungssystem
  • Herz-Kreislaufsystem
  • Verdauungssystem
  • Harn- und Geschlechtsorgane
  • Nervensystem
  • Sinnesorgane
  • Bewegungsapparat
anatomie des atmungssystem
Anatomie des Atmungssystem
  • Obere Luftwege: (anfeuchten,erwärmen,reinigen)
    • Nase und/oder Mund
    • Kehlkopf
    • Luftröhre (Trachea)
  • Untere Luftwege: (Gasaustausch)
    • Bronchialbaum
    • Lungenbläschen (Alveolen) ca.80 qm
atemmechanik
Atemmechanik
  • Einatmung (Inspiration) ist ein aktiver Vorgang wobei der Brustkorb mit Hilfe der Atemmuskulatur erweitert (gehoben) wird.
  • Ausatmung (Expiration) erfolgt passiv, der Brustkorb senkt sich infolge der Schwerkraft, die Lunge zieht sich elastisch zusammen.
  • Brustatmung
  • Bauchatmung
atemphysiologie
Atemphysiologie
  • Ventilation (Belüftung)
    • Durch Brustkorberweiterung Ausdehnung der Lunge, Einströmen von Luft (Blasbalgprinzip)
    • Passives Ausatmen (evtl. aktiv forciert)
  • Diffusion (Gasaustausch)
    • Sauerstoff/Kohlendioxid
    • Passiver physikalischer Vorgang
    • äußere Atmung (Alveolen/Lungengefäße)
    • innere Atmung (Blut/Zellen)
  • Perfusion (Durchblutung)
    • Lungenkapillaren
spirometrie
Spirometrie
  • Atemzugsvolumen (Vt): 0,5 l
  • Atemfrequenz (f): 12-18
  • Atemminutenvolumen (VE): 8-10 l
  • Vitalkapazität (VK): 3-5 l
  • Residualvolumen (RV): 1-2 l
  • Forciertes Expirationsvolumen (FEV 1): 70% VK
  • Sauerstoffaufnahme (VO2): 300ml
  • Atemgrenzwert: 120-170 l/min
    • Während 1 Minute max.ventilierbares Volumen
anpassung des atmungssystems
Anpassung des Atmungssystems
  • Kurzfristige Anpassung
    • Steigerung der AF und des AV = AMV (-10x)
    • Steigerung der Perfusion
  • Langfristige Anpassung
    • Organhypertrophie (doppeltes Lungenvolumen)
    • VK, AMV (Verdoppelung)
    • Ökonomisierung der Atemarbeit (d.h. mehr Volumen, geringere Frequenz)
    • Erythrozyten ?
physiologie des herzens
Physiologie des Herzens
  • Zentrales Pumporgan
  • Linkes Herz für Körperkreislauf
  • Rechtes Herz für Lungenkreislauf
  • Vorhöfe sammeln Blut
  • Kammer leistet Pumparbeit
  • Herzschlag in 2 Phasen (< 1sec.)
    • Diastole (Füllungsphase)
    • Systole (Auswurfphase)
  • Systole als Pulswelle tastbar
  • RR 120/80
  • Autonomes Reizleitungssystem
herzphysiologische begriffe
Herzphysiologische Begriffe
  • Herzfrequenz (HF)
    • Schläge/min 60-90
  • Schlagvolumen (SV)
    • Auswurfvolumen der Systole ca. 75 ml
  • Herzminutenvolumen (HMV)
    • SVxHF d.s.ca. 70.x75ml = 5l/min
  • Blutdruck (RR)
    • Systolisch/diastolisch 120/80
  • EKG (Elektrokardiogramm)
    • Elektrische Ableitung der Herzmuskelaktion
anpassung des herzens
Anpassung des Herzens
  • Kurzfristige Anpassung:
    • Bei Belastung Erhöhung des HMV(4-5fach)
      • HF 2-2,5fach (180)
      • SV 1,5-2fach (150ml)
    • Blutdruck steigt bis etwa 200/90
  • Langfristige Anpassung:
    • Hypertrophie des Herzmuskels und Dilatation
    • HMV kann bis auf das Doppelte des untrainierten gesteigert werden (Sportlerherz)
      • SV bis 200ml, max.HF bleibt gleich
      • D.h.Ökonomisierung der Herzarbeit
      • Volums- statt frequenzbetont

Das Herzkreislaufsystem ist mit der Energieproduktion der leistungslimitierende Faktor der Ausdauer !

anatomie der blutgef e
Körperkreislauf

Versorgung

linke Kammer

Aorta (Hauptschlagader)

Hals-,Arm-,Becken-, und Beinschlagadern

Arterien

Kapillaren

Venen

obere und untere Hohlvene

rechter Vorhof

Lungenkreislauf

Gasaustausch

rechte Kammer

Lungenarterien

Lungenkapillaren

Lungenvenen

linker Vorhof

Lungenarterien enthalten sauerstoffarmes, Lungenvenen sauerstoffreiches Blut

Anatomie der Blutgefäße
physiologie der blutgef e
Physiologie der Blutgefäße
  • Hochdrucksystem
    • Arterielles System
    • Muskelfasern in den Gefäßwänden ermöglichen Querschnittsveränderungen
    • Pulse
  • Niederdrucksystem (75% d. Volumens)
    • Venöses System
    • Auch hier Querschnittsveränderungen
    • Umverteilung des Blutvolumens
anpassung des gef systems
Anpassung des Gefäßsystems
  • Blutumverteilung
    • Begrenztes Blutvolumen macht Mechanismus notwendig
    • Luxusversorgung der beanspruchten Organe zu Lasten anderer.
  • Gefäßneubildungen (Kapillarsprossung)
    • Bildung neure Haargefäße in trainierten Organen bewirkt bessere Sauerstoffversorgung
    • Gesamtwiederstand der Gefäße nimmt ab
anatomie des blutes
Anatomie des Blutes
  • Gesamte Blutmenge etwa 1/13 des Körpergewichtes (5-6 l)
  • 40% Blutzellen (HK)
  • 5 Mio. Rote Blutkörperchen (Erythrozyten)
  • 5000 Weiße Blutkörperchen (Leukozyten)
  • 150-350000 Blutplättchen (Thrombozyten)
  • Rest Plasma
physiologie des blutes
Physiologie des Blutes
  • Gastransport (Erythrozyten)
  • Stofftransport
  • Infektionsabwehr (Leukozyten,AK)
  • Blutgerinnung (Thrombozyten, Gerinnungsfaktoren)
  • Pufferung (pH)
  • Wärmeregulation
  • Wasserhaushalt
anpassung des blutes
Anpassung des Blutes
  • Kurzfristig
    • Pufferung v.a. Milchsäure (Laktat)
    • Abnahme der Viskosität bei Belastung
  • Langfristig
    • Zunahme der Gesamtblutmenge (Hyperphosie)
    • Zunahme der Erythrozyten beim Höhentraining (Hypoxietraining)
    • Hält aber höchsten 2-3 Wochen an
physiologie der verdauung
Physiologie der Verdauung
  • Zerkleinerung und Einspeicheln
  • Verdauungssäfte aus Magen, Leber, Bauchspeicheldrüse, Dünndarm
  • Aufnahme der Nährstoffe durch die Dünndarmzotten
  • Pfortaderkreislauf
  • Speicherung in Leber, Muskeln, Fettzellen
  • Wasserresorption im Dickdarm
  • Ausscheidung über Mast- und Enddarm
ern hrung
Ernährung
  • 3 Hauptmahlzeiten, 2 Zwischenmahlzeiten
  • Kohlehydratreiche Kost
  • 4-5 h vor Wettkampf keine großen Mahlzeiten
  • Energiebilanz
    • 1g KH, EW = 4kcal, 1g Fett = 9kcal
    • GU=KGx24kcal, AU, TU (Gesamtenergiebedarf)
    • TU = TI(in%) x VO2max. x min x 5
  • Nährstoffbilanz
    • 55% KH, 30% Fett, 15% Eiweiß (Protein)
  • Flüssigkeitsbilanz(Wasser und Elektrolyte)
  • Vitaminbilanz
physiologie des harnsystems
Physiologie des Harnsystems
  • Ausscheidung
    • Nieren filtrieren aus dem Blut Wasser, Schadstoffe, Schlackenstoffe, Medikamente (Dopingkontrolle)
    • 1-1,5 l Harn werden in der Blase gesammelt
  • Regulation
    • Wasserhaushalt
    • Mineralstoffhaushalt
physiologie der geschlechtsorgane
Physiologie der Geschlechtsorgane
  • Reifung in der Pubertät
  • Hormone: Testosteron bzw. Östrogen
  • Menstruationszyklus
    • Beginn in der Pubertät
    • Normalerweise 28 Tage
    • Unregelmäßigkeiten im Leistungssport
    • Schwankungen der LF
    • Höhere LF in der 1. Hälfte des Zyklus
    • Regelverschiebungen möglich
anatomie des nervensystems
Anatomie des Nervensystems
  • Zentrales NS (ZNS)
    • Gehirn und Rückenmark (Zellkörper)
    • Schaltzentrale
  • Peripheres NS (PNS)
    • Verbindung mit Organen (Zellfortsätze)
  • Sensomotorisches NS
    • Kontakt zur Umwelt (Information/Reaktion)
  • Vegetatives NS
    • Koordiniert Organfunktion (unwillkürlich)
    • Sympatikus (Lebens- oder Leistungsnerv)
    • Parasympatikus(Vagus) Schonnerv