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Sportbiologie

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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Sportbiologie

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Presentation Transcript

  1. Sportbiologie Dr.Alexander Parizek Facharzt für Unfallchirurgie Sportarzt

  2. Biologische Grundlagen

  3. 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

  4. Die Zelle

  5. 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)

  6. Biologische Grundlagen des Trainings • Anpassung des Organismus auf Reize und Erreichen eines höheren funktionellen Trainingsniveaus • Stresstheorie: • Systematische Steigerung: • Zyklische Trainingsgestaltung: • Ganzjährigkeit: • Anpassung der Belastung

  7. 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)

  8. 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)

  9. 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) !

  10. 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

  11. Organsysteme • Sind funktionelle Einheiten, die aus mehreren Organen bestehen • Atmungssystem • Herz-Kreislaufsystem • Verdauungssystem • Harn- und Geschlechtsorgane • Nervensystem • Sinnesorgane • Bewegungsapparat

  12. Anatomie des Atmungssystem • Obere Luftwege: (anfeuchten,erwärmen,reinigen) • Nase und/oder Mund • Kehlkopf • Luftröhre (Trachea) • Untere Luftwege: (Gasaustausch) • Bronchialbaum • Lungenbläschen (Alveolen) ca.80 qm

  13. 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

  14. 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

  15. 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

  16. 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 ?

  17. Anatomie des Herzens

  18. 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

  19. 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

  20. 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 !

  21. 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

  22. 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

  23. 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

  24. 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

  25. Physiologie des Blutes • Gastransport (Erythrozyten) • Stofftransport • Infektionsabwehr (Leukozyten,AK) • Blutgerinnung (Thrombozyten, Gerinnungsfaktoren) • Pufferung (pH) • Wärmeregulation • Wasserhaushalt

  26. 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

  27. Verdauungssystem

  28. 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

  29. 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

  30. Harnsystem

  31. 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

  32. Männliche Geschlechtsorgane

  33. Weibliche Geschlechtsorgane

  34. 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

  35. 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

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