Fitnesstrainer B-Lizenz (Fach) / Energiestoffwechsel + Ernährung (Lektion)

Energiebereitstellung, energetische Flussrate Mikro- und Makronährstoffe

Diese Lektion wurde von Gwen erstellt.

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• Welches ist die einzige direkt verfügbare Energiequelle der Muskulatur? Als schnell verfügbare Energielieferanten stehen in der Muskulatur Phosphatspeicher (ATP, KrP) zur Verfügung. ATP ist die alleinige und unmittelbar verwertbare Energiequelle zur Muskelkontraktion. Seine Spaltung schafft die Voraussetzung für jede Art von körperlicher Bewegung. ATP liegt im Muskel jedoch nur in kleinen Mengen in gespeicherter Form vor. Diese Vorräte reichen lediglich für maximale Belastungszeiträume von 3-4 Sekunden aus. Nach dieser Zeitspanne ist das ATP-Reservoir aufgebraucht. ATP muss dann über verschiedene Wege ständig neu aufgebaut und bereitsgestellt werden (Resynthese). Der KrP-Speicher füllt den kleineren ATP-Speicher auf indirektem Wege wieder auf. KrP liegt in einer etwa 3 bis 4-mal höheren Konzentration vor als das ATP im Muskel. Sein Energiepotenzial reicht für ca. 8 bis 10 maximale Muskelkontraktionen aus, entsprechend einer Zeitdauer von 8 bis 10 Sekunden. Für relativ kurze und hochintensive Bewegungsphasen kann die Energie für die Muskelkontraktion direkt aus den zellulären Energiespeichern gewonnen werden. Es genügen kurze Phasen mit relativ geringer Muskelaktivität (3-5 Minuten), um diese Sofortdepots wieder aufzufüllen.
• Warum sind die beiden Nährstoffe Kohlenhydrate und Fette nicht direkt als Energielieferanten für die muskuläre Kontraktion nutzbar? Die Spaltung von ATP ist die einzige Möglichkeit, Energie für die Muskelkontraktion bereitzustellen. Die für die Resynthese des ATP benötigte Energie bei fortwährender Muskelaktivität über eine längere Zeitdauer wird aus der enzymatischen Spaltung der Nährstoffe und der biologischen Oxidation ("Verbrennung") garantiert. Die Hauptenergielieferanten der Muskelzelle sind im Wesentlichen die Glukose als Abbauprodukt der KH und die freien Fettsäuren als Abbauprodukt der F. Fettsäuren und Zuckermoleküle sind große energiereiche Moleküle, die als Verdauungsendprodukte der Nahrung entstehen.
• Beschreibe in groben Zügen den aeroben und anaeroben Weg der Energiebereitstellung! aerobe Energiebereitstellung: Fließt mit dem  Blut genug Sauerstoff heran, hat das aerobe System in den Kraftwerken der Zelle, den  Mitochondrien, Vorfahrt. Im Zusammenspiel einer großen Zahl biochemischer Reaktionen werden dort Kohlenhydrate und Fettsäuren zu Kohlendioxid abgebaut. Der dabei freigesetzte Wasserstoff wird zu Wasser verbrannt und die gewonnene Energie im ATP gespeichert. Kohlenhydrate (Speicherform: Glykogen) > Spaltung in: Glukose > Brenztraubensäure (Pyruvat): wird verbrannt, mit Sauerstoff > aktivierte Essigsäure (Acetyl-Coenzym A) wird gebildet > Zitronensäurezyklus und anschließend die Atmungskette wird durchlaufen > es entsteht Energie in Form von ATP und die Endprodukte: Wasser und Kohlendioxid Fette > Spaltung in: freie Fettsäuren > aktivierte Essigsäure (Acetyl-Coenzym A) wird gebildet > Zitronensäurezyklus und anschließend die Atmungskette wird durchlaufen > es entsteht Energie in Form von ATP und die Endprodukte: Wasser und Kohlendioxid anaerobe Energiebereitstellung: Verbraucht die Muskulatur mehr ATP als der aerobe Energiegenerator liefern kann, tritt der anaerobe Stoffwechsel in den Vordergrund: Die Zellen gewinnen ATP, indem sie Glukose über mehrere Zwischenstufen in das "Abfallprodukt" Laktat(Milchsäure) verwandeln. Die Säure reichert sich in den Muskelfasern und schließlich im Blut an. Kohlenhydrate (Speicherform: Glykogen) > Spaltung in: Glukose > Brenztraubensäure (Pyruvat): kann nicht ausreichend verbrannt werden  > es entsteht Energie in Form von ATP und das Endprodukt: Laktat
• Wo findet die aerobe und wo die anaerobe Energiebereitstellung statt? Die aerobe Energiebereitstellung findet in den Mitochondrien statt. Die anaerobe Energiebereitstellung findet im Zellplasma der Muskelzelle statt.
• Nenne die Vor- und Nachteile der aeroben und anaeroben Energiebereitstellung! aerob - Vorteile große bereitgestellte Gesamtenergiemenge lange Belastungsdauer keine Laktatbildung aerob - Nachteile Energiebereitstellung relativ langsam liefert relativ kleine Energiemengen pro Zeiteinheit findet in den Mitochondrien statt: Pyruvat und Sauerstoff müssen in die Mitochondrien transportiert werden; das gebildete ATP, H2O und CO2 verlassen die Mitochondrien wieder anaerob - Vorteile Energielieferung relativ schnell liefert relativ große Energiemengen pro Zeiteinheit findet im Zellplasma statt: kein Transport der Stoffwechselprodukte in die Mitochondrien notwendig anaerob - Nachteile kleine Gesamtenergiemenge kurze Belastungsdauer Laktatbildung
• Nenne je ein sportpraktisches Beispiel für eine Belastung bei der überwiegend a) die phosphagenen Speicher, b) Kohlenhydrate, c) Fette zur Energiebereitstellung genutzt werden. a) die phosphagenen Speicher: Maximalkrafttraining b) Kohlenhydrate: anaerobe Glykolyse > Kraftausdauertraining; aerobe Glykolyse > intensive Ausdauerbelastung, wie Spinning c) Fette: moderate Ausdauerbelastungen, wie Laufen, Radfahren
• Was sagt die energetische Flussrate aus? energetische Flussrate = Geschwindigkeit der Energiebereitstellung Wie viel ATP kann pro Zeiteinheit gebildet werden?
• Gebe den Brennwert für Kohlenhydrate, Fette und Eiweiße an! Kohlenhydrate: 4,1 Kcal/g Fette: 9,3 Kcal/g Eiweiße: 4,1 Kcal/g
• Nenne den ungefähren prozentualen Anteil an der täglichen Gesamtkalorienzufuhr für Kohlenhydrate, Fette, Eiweiße. Gesamtkalorienzufuhr für Kohlenhydrate: ca. 50% (mind. 100 bis 150 g pro Tag); Ballaststoffe: mind 30g/Tag Fette: ca. 30% Eiweiße: ca 20%
• Nenne mindestens drei positive Wirkungen von Ballaststoffen. Ballaststoffe fördern die Verdauung schließen Nahrungsbestandteile besser auf fördern die Peristaltik > verkürzen die Passagezeit transportieren giftige Substanzen schnell ab binden Gallensäuren > senken Cholesterin beeinflussen den Blutzuckerspiegel
• Was versteht man unter versteckten Fetten? Nenne Beispiele. Versteckten Fette sind Fette die mit bloßem Auge nicht erkannt werden. Beispiele: Wurst, Fleisch, Käse, Nüsse, Schokolade, Soßen
• Was versteht man unter biologischer Wertigkeit von Eiweißen? Das Nahrungsprotein kann auf dem Stoffwechselweg nicht zu 100% in körpereigenes Eiweiß überführt werden. Die biologische Wertigkeit zeigt die Umsetzungseffizienz. Dabei ist die Aminosäurezusammensetzung entscheidend. Jedes Protein wird in seiner Zusammensetzung auf Vollei bezogen, dessen biologische Wertigkeit als Referenz willkürlich gleich 100 gesetzt wurde. Um eine ausreichende Eiweißzufuhr zu gewährleisten, kann man durch eine günstige Kombination die Aminosäurezusammensetzung durch eine Ergänzungswirkung verbessern.
• Nenne den ungefähren täglichen Bedarf an Eiweiß einer Normalperson, Ausdauersportlers und Kraftsportlers. Normalperson: 0,8 - 1,0 g/kg Körpergewicht Ausdauersportler: 1,2 - 1,4 g/kg Körpergewicht Kraftsportler: 1,4 - 1,8 g/kg Körpergewicht
• Nenne die Funktion des Wassers im Organismus. Unser Körper benötigt Wassers (2 bis 2,5 Liter/Tag) zur Aufrechterhaltung verschiedenster Funktionen Lösungsmittel: Der Nahrungsbrei im Verdauungskanal wird verflüssigt, feste Bestandteile unserer Nahrung werden gelöst (Salze, Zucker). Transportmittel: Blut und Lymphe tragen gelöste Nährstoffe, Regulatorstoffe und die Zellen des Immunsystems zu ihren Wirkungsorten. Stoffwechselendprodukte werden an Wasser gebunden und aus dem Körper entfernt. Baustein: Wasser wird für die Elastizität der Knorpel, Meniski und Bandscheiben benötigt und zur Einlagerung von bestimmten Stoffen (1g Glykogen bindet 2,7g Wasser, 1g Eiweiß bindet 5g Wasser) Mittel zur Regulierung des Wärmehaushalts: Die Verdunstung von 1 Liter Wasser über die Haut entzieht dem Körper 580 Kcal in Form von Wärme und schützt den Körper so vor Überhitzung.
• Nenne die fettlöslichen Vitamine. EDEKA
• Wie werden Kohlenhydrate eingeteilt? Einfachzucker/Monosaccharide (ein Kettenglied): Glukose, Fruktose, Galaktose Zweifachzucker/Disaccharide (zwei Kettenglieder): Saccharose, Maltose, Laktose Mehrfachzucker/Oligosaccharide (3-30 Kettenglieder): künstl. Zuckergemische wie Dextrine Vielfachzucker/Polysaccharide (mehr als 30 Kettenglieder): Stärke, Glykogen, Zellulose
• Welche Hauptfunktion haben Makronährstoffe? Kohlenhydrate und Fette sind Energielieferanten. Eiweiße sind Baustoffe für den Aufbau und Erhalt von Körpersubstanz.
• Wie werden Aminosäuren eingeteilt? Nenne Beispiele. (Eselsbrücke: Fettfilm) essentielle AS (9) Leuzin Isoleuzin Valin Methionin Threonin Lysin Tryptophan Phenylalanin Histidin nicht-essentielle AS (11) Glycin Alanin Asparagin Asparaginsäure Glutamin Glutaminsäure Prolin Serin Tyrosin Cystein Arginin
• Wie werden Mineralstoffe eingeteilt? Mineralstoffe werden nach ihrer Konzentration im Körper und der Höhe des Bedarfs eingeteilt in Mengenelemente > Konzentration mit mehr als 50 mg/kg Körpergewicht; z. B. Natrium, Magnesium, Calcium, Phosphor Spurenelemente > Konzentration mit weniger als 50 mg/kg Körpergewicht; z. B. Eisen, Zink, Jod, Fluor.

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