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Wissenwertes zur Sporternährung, Infos zu Muskelkontraktion... |
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Die Skelettmuskulatur besteht aus zwei unterschiedlichen Muskelfasertypen, den sogenannten roten und weißen Muskelfasern. Die roten Muskelfasern haben einen geringen Durchmesser und sind reich am roten Muskelfarbstoff, dem Myoglobin. Sie enthalten außerdem noch sehr viele Mitochondrien zur aeroben Energiegewinnung und sind für die Ausdauerleistung eines Muskels verantwortlich. Im Gegensatz dazu sind die weißen Muskelfasern dicker, enthalten weniger Myoglobinund Mitochondrien und nutzen vorwiegend die anaerobe Glykolyse zur Energiegewinnung. Durch den hohen Anteil an kontraktilen Elementen, den Myofibrillen, sind sie zu kurzfristiger Hochleistung befähigt. Die Muskelkontraktion Die Skelettmuskulatur besteht aus gebündelten Muskelfasern, die fadenförmige Myofibrillen, die kontraktilen Elemente des Muskels, enthalten. Die Myofibrillen bestehen aus den Muskelproteinen Actin und Myosin. Bei der Muskelkontraktion schieben sich diese beiden Muskelfilamente teleskopartig ineinander und der Muskel verkürzt sich. Für diesen Vorgang ist Energie notwendig. Diese wird im Organismus im wesentlichen von einer energiereichen Phosphatverbindung bereitgestellt, dem Adenosin-Tri-Phosphat (ATP), daß zur Regeneration Kreatinphosphat (KP) benötigt. Die Energiegewinnung ATP und KP Durch die Abspaltung eines Phosphatrestes von ATP entsteht Adenosin-Di-Phosphat (ADP) und es wird Energie frei, die der Körper für seine (sportliche) Aktivität benötigt. Die Energiebereitstellung durch ATP reicht nur für wenige Sekunden aus. Mit Hilfe eines Enzyms, der Kreatinkinase, die vom energiereicheren Kreatinphosphat (KP) ein Phosphatrest abspaltet, wird ADP zu ATP regeneriert. Die beiden Energiespeicher ATP und KP liefern, je nach Belastung, zwischen 5 und 20 Sekunden Energie. Diese Art der Energiegewinnung reicht also gerade für einen Kurzstreckenlauf von 100 oder 200 m aus. Bei länger andauernder Muskelarbeit erfolgt die Regenerierung des ATP durch den Abbau von Glucose. Glykolyse Glucose wird im menschlichen Organismus in Form von Glycogen in Leber und Muskulatur gespeichert. Während das Leberglycogen hauptsächlich für die Aufrechterhaltung des Blutzuckerspiegels verantwortlich ist, kann das Muskelglycogen für die Energiebereitstellung genutzt werden. Hierfür wird es in die stoffwechselaktive Form der Glucose umgewandelt, das Glucose-6-Phosphat. Das Glucose-6-Phosphat wird über mehrere Stoffwechselvorgänge, der sogenannten Glycolyse zu Pyruvat abgebaut. Von hier aus unterscheidet man zwei Vorgänge: 1. die anaerobe Glycolyse 2. die aerobe Glycolyse Die anaerobe Glycolyse: Die anaerobe Glycolyse ist der Glucoseabbau im Zytoplasma der Zelle ohne Sauerstoff (anaerob). Bei einer Muskelspannung von etwa 20 - 90 sec erfolgt die ATP-Gewinnung hauptsächlich aus der anaeroben Glycolyse. Die Glucose wird hierbei zu Milchsäure (Laktat) abgebaut und es entsteht ein Energiegewinn von 2 Mol ATP. Die steigende Laktatkonzentration im Blut (Lactatacidose) schränkt jedoch diesen Stoffwechselweg ein, da die Kontraktion des Muskels und die glycolytischen Schlüsselenzyme gehemmt werden. Der Muskel ermüdet. Die aerobe Glycolyse: Zum aeroben Abbau der Glucose benötigt die Muskelzelle Sauerstoff. Im Citratzyclus erfolgt die vollständige Oxidation der Glucose. Dieser Abbauweg liefert mit 38 Mol ATP wesentlich mehr Energie als die anaerobe Glycolyse. Die Umschaltung auf die verschiedenen Stoffwechselwege zur ATP-Gewinnung hängt von Art und Dauer der Belastung ab. Bei längerer Anstrengung erfolgt die Umschaltung auf den effektiveren aeroben Glucoseabbau. Bei einem 800 m Lauf erfolgt die ATP-Synthese nach Leerung der ATP- und Kreatinphosphatspeicher durch anaerobe Glycolyse. Bei längeren Laufstrecken oder allgemein längerer Anstrengung deckt die Muskelzelle ihren ATP-Bedarf durch aeroben Glucoseabbau. Doch auch Muskelglycogen kann nicht unbegrenzt Glucose bereitstellen. Bei Dauerbelastungen, wie einem Marathonlauf, reichen die Glycogenreserven nicht aus. Nach 1 bis 2 Stunden Belastung muß der Organismus auf seine Fettdepots zurückgreifen. Die Lipolyse Die Lipolyse ist die Fettverbrennung des menschlichen Organsimus. Die Oxidation von Fettsäuren liefert fast vier mal so viel Energie (148 Mol ATP) wie die Verbrennung von Kohlenhydraten. Da Fett ebenfalls im Citratcyclus verstoffwechselt wird, ist für diese Reaktion Sauerstoff notwendig. Jedoch ist für die Oxidation von Fettsäuren mehr Sauerstoff notwendig als bei Kohlenhydraten. Bei der Glucoseoxidation liefert ein Mol Sauerstoff 6,34 Mol ATP, bei der Fettoxidation dagegen nur 5,61 Mol ATP. Da die Sauerstoffaufnahme durch die Lungen begrenzt ist, ist die Fettoxidation weniger effektiv als die Kohlenhydratoxidation. Das bedeutet, daß sowohl die Sauerstoffaufnahme als auch die Größe der Glycogenspeicher für die Leistungsfähigkeit von großer Bedeutung sind. |
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