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Makronährstoffe (Subject) / 7. Energie (Lesson)

Energie

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  • Was ist Energie? Energie ist die Fähigkeit eines Systems Arbeit zu leisten
  • Einheiten 1 cal = 4,18 J 1 J = 0,24 cal 1 cal = Energie, die nötig ist, um 1g Wasser von 14,5 auf 15,5°C zu erwärmen 1 J = Arbeit, die verrichtet wird, um einen Körper mit einem Kraftaufwand von 1 Newton (N) um 1 Meter (m) zu bewegen
  • Wie viel kg ATP setzt ein erwachsener Mensch pro Tag um? ca 85kg ATP
  • Physikalischer Brennwert wird bei vollständiger Verbrennung der Nährstoffe frei
  • physiologischer Brennwert steht dem Körper nach Verdauung und Oxidation der Energieträger zur Verfügung
  • Absorptionsraten KH 99% Fette 95% Proteine 92%
  • Energiebedarf GU + Arbeitsumsatz + Thermogenese + Bedarf für Wachstum, SS, Stillzeit
  • Grundumsatz GU basal metabolic Rate Energieverbrauch bei völliger Ruhe & Entspannung 12h nach letzter Nahrungsaufnahme im Liegen unbekleidet bei konstanter Umgebungstemperatur von 20-28°C
  • Ruheumsatz Energieverbrauch im SItzen leicht bekleidet bei einer Umgebungstemperatur von 20-24°C 12h nach letzter Mahlzeit RU > GU
  • Anteile der Organe am GU (BMR) beim Menschen Hirn 16,1 % Herz 10,7%  Niere 7,7 % Leber 18,9 % GI - Trakt 14,8 % Muskel 14,9 % Lunge 4,4 % Haut 1,7 % Rest 10,8 %
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  • Energie-intensive Funktionen im Organismus Zentrale Steuerung und Integration (Hirn & Nervenzellen) Nahrungsresorption (Magen-Darm-Trakt) Metabolismus der Nährstoffe (Leber als Haupstoffwechselorgan) Verteilung (Pumpfunktion Herz) Ausscheidung von Endprodukten (Niere als Ausscheidungsorgan)
  • Höhe des GU Mann 1kcal / kg KG / h Frau 0,9kcal / kg KG / h Einflussfaktoren: Alter, Geschlecht, Physiologischer Zustand, Anteil der FFM, Funktion endokriner Drüsen (Schilddrüse)
  • Der GU ist erhöht.. SS + 10% Sportler  Schilddrüsenüberfunktion +10-15% Fieber +40% vor der Menstruation 
  • Der GU ist vermindert.. Frauen -10% gegenüber Männern zunehmendes Alter -10% pro Dekade von 0-30J. Schlaf -7-10% Aufenthalt in Tropen -10-20% gegenüber arktischen Gebieten Längeres Fasten -16% (bei Gewichtsverlust von 10%); -30% (bei Gewichtsverlust von 24%)
  • Leistungsumsatz LU Energieverbrauch für alle messbaren Leistungen, wie Wachstum, Erhaltung der Körpermasse körperliche Arbeit SS, Laktation
  • Angabe des Leistungsumsatzes absolut: in MJ od. kcal, ermittelt durch Messungen (zb indirekte Kalorimetrie) relativ: als Mehrfaches des GU, während eiens Tages (PAL), während Aktivität (Aktivitätsfaktoren)
  • PAL physical activity level wird der PAL-Wert mit dem GU multipliziert, erhält man den durchschnittl. täglichen Energieumsatz VT: individuelle Variablen fließen in den Wert mit ein (Alter, Geschlecht, Gewicht)
  • MET Metabolisches Äquivalent v.a. in Sportwissenschaften entspricht dem Sauerstoffverbrauch in vollkommener Ruhe beim gesunden Erwachsenen sind das ca. 3,5ml / kg KG / min 1 MET entspricht dem Kalorienverbrauch von 1kcal / kg KG / h
  • Aktivitätsfaktoren Multiplikation des GUs mit Faktoren für körperliche Aktivität aus Standardtabellen
  • Nahrungsinduzierte Thermogenese erhöhte Wärmeabgabe nach dem Essen Proteine verursachen eine höhere und länger andauernde Wärmeproduktion Ursachen: Transportprozesse der Nährstoffe, Ab- & Umbauvorgänge der Nährstoffe
  • Höhe der Thermogenese Protein 18-25% des Gesamtenergieumsatzes KH 4-7% Fett 2-4% Mischkost ca. 10%
  • Wärmeregulation - adaptive oder fakultative Thermogenese überschüssige Energie wird in Form von Wärme abgegeben Ursachen: zB emotionaler Stress, große Hitze, Nahrungsaufnahme (Gewürze, Kaffee)
  • Wärmeregulation - Wärmebildung in kalter Umgebung zitterfreie Thermogenese (braunes Fettgewebe)  spielt beim Erwachsenen nur eine geringe Rolle "Zitterthermogenese" = Muskelkontraktionen
  • Energieumsatz 60-70% GU (Aufrechterhaltung chem. & elektrischer Gradienten) 20-30% Leistungsumsatz 10% Nahrungsinduzierte Wärmeproduktion (obligatorisch und fakultativ)
  • Direkte Kalorimetrie zur Bestimmung des Energieverbrauchs Zielgrößen: Ruheenergieverbrauch, Wärmeproduktion, NICHT Leistungsumsatz gemessen werden: O2-Verbrauch, Wärmeabgabe
  • Indirekte Kalorimetrie zur Bestimmung des Energieverbrauchs Zielgrößen: Ruheumsatz, Leistungsumsatz, Respiratorischer Quotient, Nahrungsinduzierte Thermogenese gemessen werden: O2-Verbrauch, CO2-Abgabe, oft Harn-Stickstoff
  • Respiratorischer Quotient RQ RQ = VCO2 / VO2 gibt Aufschluss darüber, welche Nährstoffe oxidiert werden Glucose 1 Protein 0,8 Fett 0,7 Mischkost 0,85
  • Energiespeicher des Menschen Fettgewebe 15kg Lipide reicht theoretisch für 50-60 Tage Muskel 6kg Protein reicht theoretisch für 10-12 Tage Muskel + Leber 450g Glykogen reicht theoretisch für 18-24h Blutplasma 12g Glucose reicht theoretisch für 30 min