Sportbiologie

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Sportbiologie

• Dr.Alexander Parizek
• Facharzt für Unfallchirurgie
• Sportarzt

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Biologische Grundlagen
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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

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Die Zelle
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Die elementaren Lebensfunktionen

• Energiegewinnung
• Synthese gt Spaltung gt 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)

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Biologische Grundlagen des Trainings

• Anpassung des Organismus auf Reize und Erreichen
  eines höheren funktionellen Trainingsniveaus
• Stresstheorie
• Systematische Steigerung
• Zyklische Trainingsgestaltung
• Ganzjährigkeit
• Anpassung der Belastung

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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)

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Systematische Steigerung

• Anpassung an Trainingsreiz und Zunahme der LF und
  des Erholungszustandes nach 4-6 Wochen
• D.h. nach Ablauf des letzen Überkompensationszyklu
  s Steigerung des Trainingsreizes (WNTZ)

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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) !

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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

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Organsysteme

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

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Anatomie des Atmungssystem

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

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(No Transcript)
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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

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(No Transcript)
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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

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(No Transcript)
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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

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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 ?

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Anatomie des Herzens
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Physiologie des Herzens

• Zentrales Pumporgan
• Linkes Herz für Körperkreislauf
• Rechtes Herz für Lungenkreislauf
• Vorhöfe sammeln Blut
• Kammer leistet Pumparbeit
• Herzschlag in 2 Phasen (lt 1sec.)
• Diastole (Füllungsphase)
• Systole (Auswurfphase)
• Systole als Pulswelle tastbar
• RR 120/80
• Autonomes Reizleitungssystem

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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

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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 !

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Anatomie der Blutgefäße

• 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

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(No Transcript)
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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

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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

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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

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Physiologie des Blutes

• Gastransport (Erythrozyten)
• Stofftransport
• Infektionsabwehr (Leukozyten,AK)
• Blutgerinnung (Thrombozyten, Gerinnungsfaktoren)
• Pufferung (pH)
• Wärmeregulation
• Wasserhaushalt

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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

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Verdauungssystem
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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

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Ernährung

• 3 Hauptmahlzeiten, 2 Zwischenmahlzeiten
• Kohlehydratreiche Kost
• 4-5 h vor Wettkampf keine großen Mahlzeiten
• Energiebilanz
• 1g KH, EW 4kcal, 1g Fett 9kcal
• GUKGx24kcal, 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

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Harnsystem
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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

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Männliche Geschlechtsorgane
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Weibliche Geschlechtsorgane
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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

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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