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Anaerobe Leistungsfähigkeit einer Mountainbikers

Hausarbeit 2007 26 Seiten

Gesundheit - Sport - Sportarten: Theorie und Praxis

Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

I. Zusammenfassung

1. Einleitung

2. Energiebereitstellung
2.1 Energieumsetzung
2.2 ATP
2.3 Formen der Energiebereitstellung
2.3.1 Spaltung Kreatinphosphat
2.3.2 Aerobe Zerlegung der Fettsäuren
2.3.3 Aerobe Zerlegung der Zuckermoleküle
2.3.4 Anaerobe Zerlegung der Zuckermoleküle

3. Studien zum Thema Mountainbiking
3.1 Die Sportart Mountainbiking
3.2 Studie I: „Der Power Index: Eine neue Perspektive in der Leistungsdiagnostik des Mountainbikings“ (Baron, 2004)
3.2.1 Aufbau der Studie
3.2.2 Ziele und Hypothesen der Studie
3.2.3 Aerober Test
3.2.4 Anaerober Test
3.2.5 Ergebnisse
3.2.6 Kritik
3.3 Studie II: „Welche Anforderungen werden an einen Mountainbiker gestellt? Untersuchungen in einem Weltcuprennen“ (Hillebrecht et al., 1997)
3.3.1 Messmethodik
3.3.2 Ergebnisse
3.4 Studie III: „Belastung und Beanspruchung in Mountainbike-Cross-Country-Wettkämpfen“ (Stapelfeldt et al., 2002)
3.4.1 Messmethodik
3.4.2 Ergebnisse

4. Vergleich und Fazit

Literaturverzeichnis

Anhang 1

Anhang 2

I. Zusammenfassung

In dieser Ausarbeitung geht es um die anaerobe Leistungsfähigkeit eines Mountainbikers. Zunächst werden die Energiebereitstellung bzw. die Formen der Energiebereitstellung behandelt.

Radsport im Allgemeinen ist, abgesehen von Sprintwettbewerben auf der Bahn, eine klassische Ausdauersportart. Entscheidend ist die aerobe Ausdauer, dessen Training den größten Anteil einnimmt. Bei Straßenrennen wird trotz teilweise sehr hoher Geschwindigkeiten die meiste Zeit im aeroben Bereich gefahren.

Die Sportart Mountainbiking hebt sich in den Anforderungen an den Sportler etwas davon ab. Im olympischen Cross-Country Rennen, welches über ca. 2 Std. ausgetragen wird, ist der Anteil des Rennens, den man im anaeroben Bereich bestreiten muss, im Verhältnis zur Gesamtdauer wesentlich größer als im Straßenrennen.

Dies wurde eindeutig ist der Studie von Hillebrecht et al. (Welche Anforderungen werden an einen Mountainbiker gestellt?, 1998) festgestellt. „Eine sehr gut ausgeprägte anaerobe Kapazität (alaktazid, laktazid) und eine verbesserte Erholungsfähigkeit (Laktatelimination, Phosphatresynthese, aerobe Kapazität) könnten insbesondere in Abschnitten mit derartigen wechselnden Belastungen Leistungsdifferenzierungen bewirken“ (Hillebrecht et al., S.16 1998). Besonders die Streckenteile beim Mountainbike-Rennen, die sich durch schnell wechselnde Anstiege und Abfahrten auszeichnen, fordern dem Athleten eine hohe anaerobe Ausdauer- und Kraftfähigkeit ab, da kurze explosive Antritte nötig sind, um Gegner zu distanzieren.

Die Anforderungen, die eine Sportart an den Athleten stellt, müssen in einem weiteren Schritt Eingang in die Leistungsdiagnostik und Trainingsplanung finden. Dafür hat Baron (2004) mit dem Power-Index eine gute Basis geschaffen. Es wird nicht nur die aerobe Ausdauerleistungsfähigkeit gemessen, sondern auch die anaerobe. Durch den Index wird ermittelt, wie diese beiden Fähigkeiten im Verhältnis stehen und folglich, wie das zukünftige Training eines Athleten aussehen muss, um die Leistungsfähigkeit optimal auszubauen.

Anaerobe Belastungen führen nicht immer gleich schnell zur allbekannten “Übersäuerung“. Es gibt im menschlichen Körper Puffersysteme, die die Übersäuerung hinauszögern und die Milchsäure kann in weniger beanspruchten Muskeln wieder abgebaut werden.

Ein MTB Profi sollte eine hohe Laktattoleranz aufweisen, um möglichst schnell die Anstiege bewältigen zu können und gleichzeitig eine gute Erholungsfähigkeit, so dass das entstandene Laktat in Bergabfahrten wieder (teilweise) abgebaut werden kann. Durch dieses Zusammenspiel erklärt sich der große Anteil im Rennen, in dem die Fahrer in der Lage sind, im anaeroben Bereich zu fahren.

1. Einleitung

In der folgenden Ausarbeitung geht es um die physiologischen Anforderungen der Sportart Mountainbiking und Verfahren zur sportartspezifischen Leistungsdiagnostik.

Dazu sollen drei Studien beschrieben und analysiert werden. Zum einen geht es um den Power-Index, der durch zwei Testverfahren die aerobe und die anaerobe Leistungsfähigkeit eines Athleten misst und anschließend in eine Beziehung setzt, um für das folgende Training Empfehlungen zu geben. Zum anderen wird eine Feldstudie vorgestellt, die beim Mountainbike (MTB) World Cup Rennen in St. Wendel erstellt wurde. Die dritte Studie ist eine Folgestudie und führt weiter aus, welche physiologischen Anforderungen ein MTB Cross-Country Rennen an die Athleten stellt. Dafür wurden elf Spitzensportler(innen) eine ganze Saison begleitet.

Die Ergebnisse der Studien sollen verglichen und auf einander bezogen werden.

Zur Vertiefung des Themas beginnt diese Hausarbeit mit der Darstellung der Energiebereitstellung des Körpers. Die verschiedenen Formen werden aufgeführt und die Erkenntnisse können anschließend mit in die Analyse der Studien einbezogen werden.

2. Energiebereitstellung

2.1 Energieumsetzung

Damit der Körper Arbeit verrichten kann, gemeint ist in diesem Zusammenhang vor allem Muskelarbeit, muss er über Energie verfügen. Vereinfacht gesagt, nimmt der Körper chemische Energie auf und wandelt sie u.a. in mechanische Energie um. Die chemische Energie wird durch Fette, Eiweiße und Kohlenhydrate aufgenommen. Im Körper werden diese energiereichen Molekularverbindungen zerlegt. Dabei entsteht Energie, die in den Wärmehaushalt fließt oder in energiereiche chemische Verbindungen gespeichert wird. Die wichtigste energiereiche Verbindung in unserem Körper ist das ATP.

2.2 ATP

Das Adenosin-Triphosphat ist der Energielieferant für die Muskelkontraktion. Durch die Abspaltung des letzten Phosphatrestes wird Energie freigesetzt. Diese freigesetzte Energie ermöglicht das Kippen der Myosinköpfchen, was wiederum für die Kontraktion des Muskels verantwortlich ist.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthaltenAbb. 1: ATP Molekül[1]

ATP ist die einzige Energiequelle des Muskels. Der ATP Vorrat, der im Muskel vorhanden ist, reicht für ca. 3-4 Muskelkontraktionen. In der Literatur wird dies mit unterschiedlicher Zeitdauer angegeben. Nach Markworth (2004) reicht der Vorrat für 1-2 Sekunden, nach Kessel (1998) nur 1 Sekunde und Weineck (2002) spricht von einem Sekundenbruchteil. ATP kann vom Muskel nicht aus dem Blut oder aus anderem Gewebe entnommen werden. Deshalb muss der Muskel das verbrauchte ATP selber resythetisieren. Das heißt, dass dem ADP, welches als Produkt durch die Abspaltung eines Phosphatrestes entstanden ist, wieder ein Phosphatrest angelagert werden muss. Die Resynthese des ATP nennt man Phosphorylierung.

2.3 Formen der Energiebereitstellung

Die Energie für die Resynthese von ATP kann durch die Spaltung von Kreatinphosphat gewonnen werden oder durch die Zerlegung von Nährstoffen. Für die Resynthese von ATP ist der Eiweißstoffwechsel zu vernachlässigen. Im Vordergrund stehen die aerobe Zerlegung der Fettsäuren und die aerobe, wie auch anaerobe Zerlegung der Zuckermoleküle.

Ort der Resynthese sind die Mitochondrien, die Markworth auch als „Kraftwerke der Zelle“ (Markworth, S.239, 2004) bezeichnet.

2.3.1 Spaltung Kreatinphosphat

Die Spaltung des Kreatinphosphats (KP) verläuft anaerob-alaktazid. Das heißt, dass kein Laktat produziert wird und kein Sauerstoff für diesen Vorgang nötig ist.

Die Konzentration von KP in der Muskulatur ist nach Kessel (1998) drei- bis sechsmal so hoch, wie die des ATP.

Der Phosphatrest des KP kann schnell auf das ADP übertragen werden, wodurch ATP wieder resynthetisiert wird.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthaltenAbb. 2: Spaltung Kreatinphosphat[2]

Die Abspaltung erfolgt mit Hilfe des Enzyms Kreatinkinase. Neben dem ATP entsteht als Produkt noch Kreatin, welches später wieder unter Verbrauch von ATP zu KP resynthetisiert werden kann. Dies geschieht jeweils in den Erholungsphasen bzw. in Phasen niedriger Belastung.

Nach Markworth (2004) reicht der KP-Vorrat für ca. 3-9 Sekunden intensiver Muskelarbeit aus. Jede längere Belastung muss also über die Zerlegung von Nährstoffen bewerkstelligt werden.

Somit ist die Spaltung von KP der schnellste Weg für die Muskelzelle, um an ATP zu kommen, aber zeitlich sehr begrenzt.

2.3.2 Aerobe Zerlegung der Fettsäuren

Die Muskelzelle kann selber Fett speichern und oder dem Blut Fettsäuren entnehmen. Der Abbau von Fettsäuren erfolgt in drei Enzymsystemen[4] in den Mitochondrien. Diese Enzymsysteme nennt man β-Oxidation, Zitronensäurezyklus und Atmungskette.[3]

Die Fettsäure wird in der Zelle zunächst unter Verbrauch von zwei ATP enzymatisch aktiviert und kann so, als aktivierte Fettsäure in die Mitochondrien übertreten.

Im Prozess der β-Oxidation wird die aktivierte Fettsäure zerlegt. Eine Fettsäure besteht aus einem Grundgerüst von mehreren Kohlenstoffatomen.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthaltenAbb. 3: Palmitinsäure[5]

In der β-Oxidation werden durch enzymatische Reaktionen jeweils C2-Bruchstücke abgespalten, bis die Fettsäure komplett zerlegt ist. Die Palmitinsäuren, eine typische Fettsäure, wird zum Beispiel in acht C2-Bruchstücke geteilt. Diese C2-Bruchstücke bezeichnet man als aktivierte Essigsäure.

Ab diesem Punkt ist der weitere Vorgang gleich dem aeroben Abbau der Zuckermoleküle, bei dem auch das Zwischenprodukt aktivierte Essigsäure entsteht.

Die in der β-Oxidation frei gewordenen Wasserstoffatome werden zu gleichen Teilen von den Coenzymen NAD und FAD aufgenommen und in die Atmungskette transportiert. Dort wird durch die Übertragung der Wasserstoffatome auf den Sauerstoff Energie frei, die wiederum zur Resynthese von ATP genutzt wird. Diesen Vorgang nennt man Atmungskettenphosphorylierung.

Der weitere Abbau der aktivierten Essigsäure findet im Zitronensäurezyklus statt. Unter Aufnahme von Wasser reagieren die C2-Bruchstücke zu Kohlendioxid und Wasserstoff.

Formel: C2 + 4H2O → 2 CO2 + 4 H2

Das Kohlendioxid wird über die Blutbahn zur Lunge transportiert und abgeatmet. Der Wasserstoff wird auch hier über die Coenzyme NAD und FAD zur Atmungskette transportiert. Durch die Spaltung der C2-Bruchstücke entsteht jeweils eine energiereiche Phosphatverbindung, die ausreicht, um ein ADP zu ATP zu resynthetisieren. Dies nennt man Substratkettenphosphorylierung.

In der Atmungskette wird schließlich der Wasserstoff auf den Sauerstoff übertragen und es entsteht Wasser, welches über die Blutbahn abtransportiert wird. Dort wird, wie bereits beschrieben, durch die Übertragung der Wasserstoffatome auf den Sauerstoff Energie frei, die wiederum zur Resynthese von ATP genutzt wird (Atmungskettenphosphorylierung).

Der limitierende Faktor beim aeroben Abbau ist der Sauerstoff, da er als Endempfänger des Wasserstoffs dient. Fettsäuren können also nur mit genug Sauerstoff abgebaut werden. Ohne Sauerstoff bzw. bei Sauerstoffmangel verstopfen die Atmungskette und der Zitronensäurezyklus.

Die Energiebilanz beim Abbau von Fettsäuren ist folgende:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 4: ATP-Ausbeute bei der Zerlegung eines Palmitinsäure-Moleküls[6]

Man sieht, dass eine große Menge von ATP resynthetisiert werden kann. Allerdings benötigt die Zelle genügend Sauerstoff und pro Zeiteinheit entsteht natürlich weniger ATP als zum Beispiel bei der Zerlegung von KP. Zudem ist für die Fettsäurenaktivierung zunächst immer ein gewisser ATP-Vorrat nötig. Ohne diesen Vorrat könnte ein Fettabbau gar nicht anfangen.

Für die Praxis heißt das also, dass über den Fettabbau über einen langen Zeitraum (mehrere Stunden) Energie bereitgestellt werden kann und er deshalb besonders für lang andauernde, niedrige Belastungen von Bedeutung ist.

2.3.3 Aerobe Zerlegung der Zuckermoleküle

Die Muskelzelle kann Zucker in Form von Glukose aus dem Blut entnehmen oder selber in Form von Glykogen (Muskelglykogen) speichern. Beide Formen gehören zu den Kohlenhydraten. Glukose ist ein Einfachzucker und Glykogen ein Mehrfachzucker. Der Abbau von Zuckermolekülen erfolgt in drei Enzymsystemen. Diese Enzymsysteme nennt man Glykolyse, Zitronensäurezyklus und Atmungskette. Die beiden letzten finden wie bei der Zerlegung der Fettsäuren in den Mitochondrien statt[7]

Zunächst nimmt die Zelle Glukose aus dem Blut auf. Glukose ist das Endprodukt der Zerlegung der Kohlenhydrate und weist folgende Strukturformel auf:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten Abb. 5: Glukose[8]

Das Glukosemolekül wird in der Muskelzelle durch Anlagerung eines Phosphatrestes aktiviert. Dadurch entsteht unter Verbrauch von einem ATP ein Glukose-6-Phosphat. In Ruhezeiten kann das Glukose-6-Phosphat in Form von Muskelglykogen im Muskel gespeichert werden. Wird es sofort gebraucht, durchläuft es das erste Enzymsystem, die Glykolyse. Dabei wird das Glukosemolekül in zwei C3-Bruchstücke zerlegt, bevor es dann in zwei Moleküle Brenztraubensäure umgewandelt wird. Dabei werden bereits vier Moleküle ATP gebildet, was man als Substratkettenphosphorylierung bezeichnet und zwei Wasserstoffatompaare werden über das Coenzym NAD in die Atmungskette transportiert. Der Brenztraubensäure wird unter aeroben Bedingungen erneut ein Paar Wasserstoffatome entzogen und über das Coenzym NAD weitergeleitet. Danach kann die Brenztraubensäure in die Mitochondrien eintreten, wo je ein CO2-Molekül abgespalten wird. Die übrig gebliebenen C2-Bruchstücke bilden zusammen mit dem Coenzym A die aktivierte Essigsäure.

Ab diesem Punkt ist der Vorgang wie bei der Zerlegung der Fettsäuren.

Der Abbau der aktivierten Essigsäure findet im Zitronensäurezyklus statt. Unter Aufnahme von Wasser reagieren die C2-Bruchstücke zu Kohlendioxid und Wasserstoff.

Der Wasserstoff wird über NAD und FAD zur Atmungskette transportiert. Das Kohlendioxid wird zur Lunge transportiert und abgeatmet. Durch die Spaltung der C2-Bruchstücke entsteht jeweils eine energiereiche Phosphatverbindung, die ausreicht, um ein ADP zu ATP zu resynthetisieren (Substratkettenphosphorylierung).

In der Atmungskette wird schließlich der Wasserstoff auf den Sauerstoff übertragen und als Produkt entsteht Wasser. Dort wird, wie bereits beschrieben, durch die Übertragung der Wasserstoffatome auf den Sauerstoff Energie frei, die wiederum zur Resynthese von ATP genutzt wird (Atmungskettenphosphorylierung).

[...]


[1] http://www.ustboniface.mb.ca/cusb/abernier/biologie/Module1/Images/atp.jpg, 26.05.07

[2] Markworth, 2004,

[3] Schaubild: siehe Anlage 1

[4] Exkurs Enzyme: ~ bezeichnet man allgemein als die Katalysatoren einer Zelle. Sie treiben in diesem Zusammenhang die Abspaltung oder die Anlagerung des Phosphatrestes an. Die vom Enzym umgesetzten chemischen Stoffe nennt man Substrate.

[5] Markworth, 2004,

[6] Markworth, 2004,

[7] Schaubild siehe Anlage 2

[8] Markworth, 2004,

Details

Seiten
26
Jahr
2007
ISBN (eBook)
9783638032131
Dateigröße
1009 KB
Sprache
Deutsch
Katalognummer
v88736
Institution / Hochschule
Universität Duisburg-Essen
Note
1,3
Schlagworte
Anaerobe Leistungsfähigkeit Mountainbikers

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