3.3.1 arbeitsweise der muskulatur - cornelsen verlag · [3] agonist und antagonist bei armbeugung...
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Bewegungssystem
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Muskelsystem
Das aktive Bewegungssystem wird von der quer gestreiften Muskulatur bzw. der quer gestreiften Skelettmuskulatur, gebildet. Diese ist willkürlich beeinflussbar, d. h., der Mensch kann bewusst einen Muskel kontrahieren und somit z. B. einen Arm heben.
Skelettmuskeln haben drei grundlegende Aufgaben:π aktive Bewegung ermöglicht die Fortbewegung bzw. gezielte Bewegungenπ Wärmeproduktion zum Erhalt der Körperwärmeπ aufrechte Körperhaltung beim Gehen, Sitzen und Stehen
Arbeitsweise der Muskulatur
Ursprung und AnsatzMuskeln haben mindestens zwei Fixpunkte an verschiedenen Knochen, damit diese
Knochen über das Gelenk gegeneinander bewegt werden können. Je nach Funktion werden ihre Befestigungen am Knochen als Ansatz oder Ursprung bezeichnet.
π Die Befestigung des Muskels am kranial bzw. proximal gelegenen, i. d. R. unbeweglicheren (fixierten), Anteil des Knochens kann als Ursprung (Punctum fixum) und
π die Befestigung des Muskels an dem kaudal bzw. distal gelegenen, i. d. R. beweglicheren, Anteil des Knochens als Ansatz (Punctum mobile) bezeichnet werden.
So ist z. B. der Ursprung des |M. biceps brachii an der Scapula – dem proximalen und relativ unbeweglicheren Teil – und der Ansatz am Radius – dem distalen und beweglicheren Teil [Abb. 1]. Beim Heben des Unterarms bleibt der Ursprung an der Scapula fest an seinem Ort und der Ansatz am Radius führt dazu, dass der Unterarm gebeugt wird.
Die Bezeichnungen von Ansatz und Ursprung können auch vertauscht werden, um ungewöhnliche Bewegungen zu ermöglichen. Der Ursprung des M. biceps brachii an der Scapula und der Ansatz am Radius wechseln beim Hochziehen an einer Sprossenwand. In diesem Fall ist der Ursprung der Radius, der fest an seinem Ort bleibt, und der Ansatz, die Scapula, wird bewegt [Abb. 2]. Hier kommt es zu einem Tausch von Punctum fixum und Punctum mobile.
3.3
3.3.1
M. biceps brachii | 174
[2] Vertauschter Ansatz und Ursprung beim Hochziehen an einer Sprossenwand
Ansatz des M. biceps brachii
Ursprung des M. biceps brachii
[1] M. biceps brachii mit Ansatz und Ursprung
Ursprung des M. biceps brachii
Ansatz des M. biceps brachii
Scapula(Schulterblatt)
Humerus (Oberarm-knochen)
Ulna (Elle)Radius(Speiche)
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Agonisten, Synergisten und AntagonistenBei den verschiedenen Gelenkbewegungen des Körpers arbeiten immer unterschied
liche Muskeln zusammen. Ein Agonist (Spieler) führt eine Bewegung aus. Muskeln, die sich bei einer bestimmten Gelenkbewegung gegenseitig unterstützen, werden Synergisten genannt. So arbeiten z. B. beim Bankdrücken der |M. pectoralis major, |M. triceps und der vordere Anteil des |M. deltoideus pars clavicularis zusammen. Hierbei ist zu beachten, dass die Muskeln nicht generell Synergisten sind, vielmehr bezieht sich diese Gemeinschaft immer nur auf eine bestimmte Bewegung.
Muskeln, die bei einer Gelenkbewegung gegensätzliche Bewegungen ausführen, werden Antagonisten genannt [Abb. 3]. Wird z. B. bei der Armbeugung der Armbeuger (M. biceps brachii), d. h. der Agonist, aktiv verkürzt, wird sein Strecker (M. triceps), d. h. der Antagonist, aktiv gedehnt. Bei Armstreckung kehrt sich die Funktion dieser Muskeln um, sodass der M. biceps brachii zum Antagonisten und der M. triceps brachii zum Agonisten wird.
Formen der KontraktionMuskeln können sich |isoton und |isometrisch kontrahieren [Abb. 4]. Bei der iso tonen
Kontraktion bleibt die Spannung des Muskels erhalten, aber er verkürzt sich und es kommt zu einer dynamischen Kontraktion. Bei der isometrischen Kontraktion bleibt die Länge des Muskels erhalten, aber seine Spannung vergrößert sich und es kommt zu einer statischen Kontraktion. Isotone Kontraktion findet bei allen Bewegungen statt, isometrische immer dann, wenn ein Gewicht gehalten wird, z. B. führt das Tragen einer Tasche im Arm zu isometrischer Kontraktion.
Die isotonische Kontraktion lässt sich noch genauer unterteilen in die konzentrische und die exzentrische Kontraktion:
π Eine konzentrische Kontraktion liegt dann vor, wenn die Spannungsentwicklung eines Muskels so groß ist, dass sich der Muskel verkürzt und sich Ursprung und Ansatz einander nähern. Hier ist die aufgewendete Kraft des Muskels größer als die einwirkende Kraft. So wird z. B. beim Anreißen einer Hantelstange durch konzentrische Kontraktion der Wadenmuskulatur der Zehenspitzstand erreicht.
π Eine exzentrische Kontraktion liegt dann vor, wenn sich Ursprung und Ansatz der Muskulatur voneinander entfernen, sie also trotz der Spannungsentwicklung insgesamt wieder länger wird, z. B. um die Fersen langsam wieder auf den Boden zu senken. In diesem Fall ist die einwirkende Kraft größer als die aufgewendete Muskelkraft.
M. pectoralis major | 175
M. triceps | 176
M. deltoideus | 175
[3] Agonist und Antagonist bei Armbeugung (links) und Armstreckung (rechts)
Scapula
Beuger
Sehne
Strecker
Humerus
Sehne
Beuger
Radius
Ulna
Strecker
isotonisos, griech. = gleich
tonos, griech. = Spannung
isometrischmetron, griech. = das Maß
[4] Isotonische und isometrische Muskelkontraktion
Kontraktion
isotonisch isometrisch
Muskellänge
Muskel-
spannung
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Bewegungssystem
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Bau und Funktion der FilamenteDie chemischen „Motoren“ der Muskulatur sind die Myofibrillen, ihre Arbeitsein
heiten sind die Sarkomere. Hier wird die im ATP chemisch gebundene Energie – unter Wärmeverlust – direkt in die mechanische Arbeit der Muskelkontraktion umgewandelt. Aus elektronenmikroskopischen Aufnahmen lässt sich erschließen, dass die Myosin und Aktinfilamente eines Sarkomers bei der Kontraktion teleskopartig ineinandergleiten, ohne dass sich ihre Dicke und Länge ändern. Dieses Filamentgleiten ist die Grundlage für die Muskelverkürzung, die sich aus der Verkürzung Tausender hintereinandergeschalteter Sarkomere ergibt.
Ein dünnes Filament besteht aus zwei umeinandergewundenen, perlschnurartigen Ketten kugelförmiger Moleküle des Proteins Aktin [Abb. 1]. Fadenförmig legen sich Tropomyosinmoleküle um die Aktinketten, wobei alle 40 nm ein Troponinmolekül angeheftet ist. Ein Myosin filament wird von zahlreichen riesigen Myosinmolekülen gebildet, die jeweils aus einem zweigeteilten Kopf und einem langen Schwanzteil bestehen [Abb. 1]. Zwei Abschnitte im Schwanzteil können wie Scharniergelenke die Molekülgestalt verändern.
Ablauf des KontraktionszyklusDamit ein Skelettmuskel kontrahiert, muss er von einer Nervenzelle über die |moto
rische Endplatte einen Reiz erhalten. Sobald ein Reiz in Form eines |Aktionspotenzials an der Muskelfaser ankommt, laufen bestimmte Vorgänge auf zellulärer Ebene in den Muskelfasern ab:
Im erschlafften Zustand sind die mit |ATP beladenen Molekülköpfe des Myosins nicht an Aktin gebunden, sodass die Sarkomere – und damit der ganze Muskel – durch Antagonisten gedehnt werden können [Abb. 2 oben]. Wird ATP am Myosin durch dessen enzymartige Wirkung hydrolysiert – wobei ADP und Phosphat gebunden bleiben –, werden die Myosinköpfe in einen energiereichen Zustand überführt [Abb. 2 rechts], das Myosin wird sozusagen gespannt. Solange Tropomyosinfäden die MyosinBindungs Solange Tropomyosinfäden die MyosinBindungsstellen am Aktin blockieren, kommt keine Wechselwirkung zwischen den Filamenten und damit keine Muskelkontraktion zu Stande. Auf einen Nervenimpuls hin wird dieser Ruhezustand aufgehoben: Aus dem |sarkoplasmatischen Retikulum der Muskelfasern werden Kalziumionen freigesetzt, die an Troponin binden. Dadurch ändert dieses die Form und drängt die Tropomyosinfäden aus ihrer Lage. Tropomyosin blo ckiert jetzt nicht mehr die MyosinBindungsstellen, zwischen Myosinköpfen und Aktin filament bilden sich Querbrücken [Abb. 2 unten].
Der AktinMyosinKomplex setzt ADP und Phosphat frei. Dadurch ändert sich am Scharnier des Myosinmoleküls dessen Gestalt: Mit der Kraft des umklappenden Myosinkopfes wird das Aktinfilament 10 nm weit zur Sarkomermitte gezogen. Ein Durchlauf im molekularen Zyklus der Muskelkontraktion ist damit beendet [Abb. 2 links].
Vor einem weiteren Zyklus müssen die Querbrücken gelöst werden, indem sich neues ATP an Myosin bindet und dessen Gestalt verändert [Abb. 2 oben]. Solange die Kalzium und ATPKonzentrationen hoch sind, werden von jedem der rund 350 Myosinköpfe eines Filaments etwa 5 Querbrücken pro Sekunde geknüpft und gelöst.
[1] Aktin (oben) und Myosin (unten)
Aktin TroponinCaC+-Bindungsstelle Tropomyosin
Scharniere
KopfMyosin
motorische Endplatte | 201
Aktionspotenzial | 204
ATP | 17
sarkoplasmatisches
Retikulum | 14
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MuskelhüllsystemeDie Zellmembran der Muskelfaser wird als Sarko-
lemm bezeichnet. Sie trägt als bindegewebige Eiweißstruktur selbst zur Funktion der Muskulatur bei. Einerseits muss die Membran, wie auch die übrigen Hüllstrukturen der Muskulatur, den Kontraktionen der kontraktilen Elemente Halt und Widerstand bieten, andererseits muss sie in gewissem Umfang nachgeben und dehnbar sein [Abb. 3].
Die eingelagerten Zwischenbande wie |ABande, IBande und |ZStreifen, sind Einfaltungen des Sarkolemms. Sie sind ihrer spezifischen Aufgabe dadurch gewachsen, dass sie spezifische Membran proteine enthalten. Eines davon ist das Titin, das größte bekannte Eiweiß im menschlichen Körper. Es sorgt für die Elastizität und Stabilität des Muskels. Außerdem ist das Titin verantwortlich für die Ruhespannung des Muskels. Wird es sehr stark gedehnt, setzt es offenbar eine Signalkaskade in Gang, die die gesamte Muskulatur zum Wachstum anregt.
Zusätzlich zum Sarkolemm sind die einzelnen Muskelfasern noch von einer weiteren feinen Bindegewebshülle umgeben, dem Endomysium. Das Endomysium dringt nicht weiter in die Muskelzelle ein, sondern ist eine nur äußerliche Umhüllung, die eng mit dem Sarkolemm verbunden ist.
[2] Molekularer Kontraktionszyklus
Myosinkopf(energiearm)
Aktinbewegung
Aktin
Myosin
ADP
Myosin
Erschla¤ung
Kontraktion
Myosin
Querbrücke
Myosinkopf(energiereich)
ADP + P
ADP-Freisetzung
Querbrücken-lösung durchATP-Bindung
Querbrücken-bildung durch Ca2+
H2O
Vorspannungdurch ATP-Hydrolyse
ATP
ATP
ATP Myosin
ADP
P
Aktin — Myosin — ADP —
Aktin
P
P
ADP
P
[3] Bindegewebshüllen der Skelettmuskeln
Muskelfaser
Perimysium
Epimysium
Muskel-faserbündel
Endomysium
Perimysium Endomysium Sarkolemm
MuskelfaszieSehne
ABande, IBande,
ZStreifen | 22
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Bewegungssystem
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Mehrere Muskelfasern werden dann weiter bindegewebig zusammengehalten vom Perimysium. Durch das Perimysium werden die Muskelfasern zu Muskelfaserbündeln zusammengefasst und können so ihre Kraft bündeln. Mehrere Muskelfaserbündel werden dann ihrerseits zum gesamten Muskel zusammengebündelt, und zwar durch das Epimysium. Auf dem Epimysium liegt noch die Muskelfaszie auf, die den Muskel in seiner anatomischen Form hält.
Alle diese Bindegewebsstrukturen umhüllen die einzelnen Muskelelemente der Länge nach und setzen sich am Muskelende als Sehne fort. Die Sehne enthält besonders viele kollagene Fasern, die sie besonders straff und widerstandsfähig macht. Mit diesen Fasern strahlt die Sehne nahtlos in die Fasern der Knochen ein, an denen der Muskel entspringt bzw. ansetzt. Damit sind Muskulatur und Skelett fest miteinander verbunden, wodurch Muskulatur und Skelett nicht unabhängig voneinander betrachtet werden können. Der Aufbau der Muskulatur führt auch stets zum Aufbau der Knochen.
MuskelkaterMuskelkater tritt typischerweise nach einer ungewohnten oder übermäßig starken
Muskelbelastung mit einem Tag Verzögerung auf und dauert mehrere Tage an. Die betroffenen Muskeln sind steif, hart und eigenartig kraftlos, bei Bewegungen und auf Druck schmerzen sie. Ein wirksames Mittel gegen den „Kater“ gibt es nicht, entspannende Bäder oder leichte Bewegung können aber die Beschwerden lindern.
Nach intensiver sportlicher Betätigung ist ein Absinken des pHWerts in der Muskulatur und im Blut feststellbar. Dies kommt daher, dass die Sauerstoffversorgung zur |aeroben Energiefreisetzung durch Zellatmung in der Muskulatur nicht mehr ausreicht, sich Milchsäure bzw. |Laktat als Endprodukt des |anaeroben Glukoseabbaus ansammelt und zum Teil vom Blut abtransportiert wird. Steigt die Laktatkonzentration im Blut auf Werte über 1,5 g/l, ist das Blut übersäuert und die Sauerstoffbindungsfähigkeit des Hämoglobins sinkt. Dann verspürt der Sportler Atemnot und kann seine Leistung nicht mehr durchhalten. Neben dieser unmittelbaren Wirkung kann die Ansammlung von Laktat im Muskel zu einer entzündlichen Reizung der Muskelfasern führen. Das wäre eine mögliche Erklärung für das Phänomen Muskelkater.
Eine andere mögliche Ursache für die Entstehung von Muskelkater sind kleinste Risse im Muskelgewebe. Elektronenmikroskopische Untersuchungen übermäßig beanspruchter Muskeln zeigen, dass ein Teil der ZScheiben in den Myofibrillen geschädigt ist. Bis zu 30 % aller Fasern können solche Mikroverletzungen aufweisen.
Da die schmerzempfindlichen Nervenfasern im Binde gewebe liegen, also außerhalb des Muskels, stellt sich Schmerz nach Mikroverletzungen nicht sofort ein. Die Schmerzrezeptoren werden erst dadurch gereizt, dass Wasser in die verletzten Fasern eindringt und ein Druck im Gewebe entsteht. Wenn sich als Folge davon Blut gefäße verengen und die Durchblutung herabsetzen, werden die Schmerzen verstärkt. Diese Schmerzen führen zu einer als reflektorische Verspannung bezeichneten Muskelverhärtung, die die Durchblutung weiter vermindert und so in einem Teufelskreis die Schmerzen steigert.
aerobe Energie gewinnung | 17
anaerober Glukoseabbau | 17
LaktatLaktat ist das Salz der
Milchsäure und die Form, in
der Milchsäure unter
physiologischen
Bedingungen vorliegt.
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Analysiert man den Zusammenhang zwischen der Art einer Bewegung und dem Entstehen von Muskelkater, ergeben sich folgende Fakten:
π Laktat entsteht in besonders großen Mengen bei schnellen, viel Energie fordernden Bewegungen, z. B. bei einem Sprint über 100 m, da hier der Sauerstoffbedarf des Muskels nicht gedeckt werden kann. Nach solchen Bewegungsformen ist jedoch Muskelkater ausgesprochen selten.
π Große Krafteinsätze, bei denen das Muskelgewebe übermäßig hohen Spannungen ausgesetzt ist, führen dagegen leicht zu Rissen im Muskel. Die Kontraktion dauert aber nicht lange genug, um zu einer Laktatanhäufung zu führen.
π Die stärkste Belastung erfährt eine Muskelfaser nicht bei maximaler Ver kürzung, sondern wenn sie einer starken Dehnung entgegenarbeitet. Das kommt besonders häufig bei abbremsenden Bewegungen vor, wie beim Bergabgehen oder beim Landen nach einem Sprung. Da bei einer solchen | exzentrischen Kontraktion weniger Muskelfasern vom Nervensystem aktiviert werden als bei der Muskelverkürzung, entfällt auf die einzelne Faser eine größere Kraft und die Rissgefahr steigt. Gerade nach solchen Bewegungen stellt sich besonders häufig Muskelkater ein.
Die Fakten sprechen demnach für Mikroverletzungen als Ursache des Muskelkaters, doch lässt sich nicht völlig ausschließen, dass auch Laktatbildung an seinem Entstehen mitwirkt.
Stoffwechsel, Sport und TrainingslehreIn vielen Sportarten sind in den letzten Jahren gewal
tige Leistungsverbesserungen zu beobachten gewesen. Zum einen ist dies auf neue Bewegungstechniken zurückzuführen. Die Koordination von Bewegungen kann durch gezieltes Training verbessert werden, sodass die Ökonomie des Bewegungsablaufs gesteigert und daher die Leistung verbessert werden kann. Zum anderen konnten die Leistungen auch durch eine Optimierung der Trainingssteuerung verstärkt werden. Bei den Olympischen Spielen 1936 in Berlin z. B. konnten in einigen Sportarten Goldmedaillen noch auf Grund von zwei bis drei Trainingseinheiten pro Woche gewonnen werden. Heute sind in manchen Disziplinen zwei bis drei Trainingseinheiten täglich die Regel.
Die körperliche Belastung beim Training führt zu einem Abbau der Energiereserven und damit zunächst zu einer Verminderung der Leistungsfähigkeit [Abb. 1]. Dieser Rückgang kann nur kompensiert werden, wenn der Körper Zeit für den Wiederaufbau hat. Sinnvolle Trainingsplanung muss daher neben der Belastung auch die Erholung berücksichtigen. Eine Leistungssteigerung resultiert aus der Eigenschaft des Körpers, sich stärkeren Belastungen anzupassen. Er kann die vorangegangene Belastung nicht nur ausgleichen, sondern auch überkompensieren (Superkompensation). Wird die nächste Trainingseinheit jeweils in der Phase der Superkompensation ausgeführt, ergibt sich ein kontinuierlicher Leistungsanstieg [Abb. 1].
exzentrische Kontraktion | 149
[1] Schema der Superkompensation (oben) und Nutzen des Superkompensationseffekts für ein optimales Training
Leis
tun
gsn
ivea
u
Zeit
Belastungsreiz
1 2
3
1 Abnahme der sportlichen Leistungsfähigkeit2 Wiederanstieg der Leistungsfähigkeit3 erhöhte sportliche Leistungsfähigkeit
Leis
tun
gsn
ivea
u
Zeit
Belastungsreize
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Bei Ausdauerleistungen wie dem Langstreckenlauf erreicht der Körper einen Gleichgewichtszustand zwischen Sauerstoffaufnahme und Sauerstoffbedarf. Hier wird die Energie fast ausschließlich auf aerobem Weg geliefert, also durch die Atmungskette. In der Phase der Regeneration wird das Laktat in der Leber unter Sauerstoffverbrauch zu Glukose umgewandelt und steht dann dem Stoffwechsel als Energieträger wieder zur Verfügung. Auch das Kreatinphosphat in den Muskelzellen wird wieder aufgebaut.
Um dem erhöhten Sauerstoffbedarf des Körpers bei Anstrengung nachzukommen, wird die Atmung schneller und tiefer. Auch das Blut wird schneller durch den Körper gepumpt: Das Schlagvolumen des Herzens steigt etwa um das 1,2fache, die Schlagfrequenz nimmt ebenfalls zu. Für ein gesundes Training gilt als Faustformel für Untrainierte: 180 Pulsschläge minus Lebensalter in Jahren ergeben eine angemessene Belastungsintensität. Diese Faustformel ist jedoch nur bedingt anwendbar.
Das Training führt zu Anpassungsvorgängen im Körper, die die Leistungsfähigkeit erhöhen:
π Die Masse der beanspruchten Muskeln nimmt zu. π In den Muskelzellen werden die |Mitochondrien zahlreicher und größer. π Die Enzyme des anaeroben und vor allem des aeroben Stoffwechsels
werden aktiver. π Es wird mehr |Myoglobin gebildet, das Sauerstoff in den Muskeln transportiert
und speichert.
Vor allem bei Ausdauersportlern wie Radrennfahrern und Ruderern wird der Herzmuskel bei regelmäßigem Training größer. Während das normale Herzvolumen bei etwa 780 ml liegt, erreichen Spitzensportler Werte bis zu 1 600 ml. Ihr Herz kann mit einem Schlag mehr Blut in die Blutgefäße pumpen. Ein Sportlerherz schlägt daher auch in Ruhe langsamer als ein normales Herz: Statt 60 – 70 Schlägen pro Minute kann der Puls auf 40 Schläge pro Minute absinken.
Mitochondrien | 14
Hämoglobin | 26
MyoglobinMyoglobin ähnelt in seiner
chemischen Struktur dem
|Hämoglobin, bindet aber
den Sauerstoff stärker als
dieses.
π Die erste Energiereserve ist Kreatinphosphat. Es regeneriert ATP, indem es seine Phosphatgruppe auf ADP überträgt. Es steht sofort zur Verfügung, liefert aber nur Energie für etwa 50 weitere Kontraktionen.
π Für längere Muskelarbeit benötigte Energie wird aus dem Abbau von Glukose gewonnen, das aus dem im Muskel und der Leber gespeicherten Polysaccharid Glykogen mobilisiert und nach geliefert wird. Da der Körper den gesteigerten Sauerstoffbedarf nur langsam decken kann, wird die Glukose |anaerob über das Zwischenprodukt Pyruvat zu Laktat abgebaut: die Milchsäuregärung.
π Sobald den Muskelzellen genügend Sauerstoff zugeführt wird, ist der ökonomische |aerobe Abbau von Glukose und auch von Fett über die Atmungskette möglich. Eine verbesserte Durchblutung und eine verbesserte Kapillarisierung des Muskels bei wiederkehrender Belastung ist damit die dritte Energiereserve.
anaerobohne Sauerstoff
aerobmit Sauerstoff
Für seine Arbeit benötigt der Muskel Energie, die einzige direkte Energiequelle ist ATP. Seine im Muskel vorhandene Menge reicht jedoch nur für etwa zehn Kontrak tionen. Die Regeneration von ATP ist auf drei Wegen möglich, die nacheinander ablaufen [Abb. 1]:
[1] Energiebereitstellende Prozesse in der Muskelzelle
Anteil an der Energiebereitstellung in %
Belastungsdauer in s
100
75
50
25
00 20 40 60 80 100 120
ATP-Zerfall
Kreatin-phosphat-zerfall
Zellatmung
Milchsäure-gärung
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Einfluss auf die Leistungsfähigkeit hat auch die Ernährung. Sportler brauchen keine besondere „FitnessKost“. Wichtig ist eine ausreichende Zufuhr von Kohlenhydraten, z. B. durch Nudeln, damit die Glykogenreserven in den Muskeln wieder aufgefüllt werden können.
Beispiel Mit dem Coopertest, einem Lauftest, lässt sich die eigene aerobe Aus dauer leistungs fähigkeit ermitteln und damit die Fähigkeit, die Muskeln mit ATP aus der Zellatmung zu versorgen. Der Test wird am besten auf einer 400mLaufbahn mit einer Stoppuhr durchgeführt. Eine Testperson soll innerhalb von 12 Minuten eine möglichst lange Strecke zurücklegen. Dabei soll eine gleichmäßige Geschwindigkeit eingehalten werden. Die Ausdauerleistungsfähigkeit kann anhand der zurück gelegten Strecke aus der Tabelle abgelesen werden [Abb. 2]. Der Test erfordert eine hohe Motivation, um tatsächlich aussagekräftig zu sein.
MuskelfasertypenDie Skelettmuskulatur besteht aus quer gestreiften
Muskelfasern. Diese haben zwar eine gemeinsame Grundstruktur, man unterscheidet jedoch einen schnellen und einen langsamen Fasertyp.
Die schnellen FT-Fasern (FastTwitch) sind reich an ATP, Kreatinphosphat und Glykogen, haben aber weniger Myoglobin und Mitochondrien. Außerdem enthalten sie viele Enzyme der Glykolyse, die sie für die anaerobe Energiebereitstellung benötigen. Diese Fasern sind besonders für explosive Bewegungen wie Sprünge oder Sprints geeignet. Sie haben eine hohe anaerobe Kapazität, ermüden aber schnell und sind im Vergleich zu STFasern weniger stark durchblutet [Abb. 3].
Die langsamen ST-Fasern (SlowTwitch) enthalten weniger ATP und Kreatinphosphat, dafür aber mehr Mitochondrien und Myoglobin. Ein hoher Gehalt an Enzymen für den aeroben Stoffwechsel verleiht ihnen eine große aerobe Kapazität. Sie sind ausdauernd und somit geeignet für Dauerleistungen und Halteaktivitäten, ein Beispiel hierfür ist die Rückenmuskulatur. Das Kapillarnetz ist an den STFasern dichter als an FTFasern, deshalb werden sie auch als rote Musku latur bezeichnet.
Jeder Skelettmuskel ist aus beiden Fasertypen aufgebaut [Abb. 4]. Ihr Mengenverhältnis zueinander kann durch Training kaum verändert werden, es ist genetisch festgelegt. Daher kann es bei gleich großen und gleich alten Sportlern selbst bei gleichem Trainingsaufwand zu unterschiedlichen Trainingserfolgen kommen.
[2] Auswertung des Coopertest in Metern (nach: Deutscher Sportbund)
MännerKonditionsehr gutgutbefriedigendmangelhaftungenügend
bis 30 J.2 8002 4002 0001 600weniger Meter als bei „mangelhaft”
30–39 J.2 6502 2501 8501 550
40–49 J.2 5002 1001 6501 350
50 Jahre2 4002 0001 6001 300
FrauenKonditionsehr gutgutbefriedigendmangelhaftungenügend
bis 30 J.2 6002 1501 8501 550weniger Meter als bei „mangelhaft”
30–39 J.2 5002 0001 6501 350
40–49 J.2 3001 8501 5001 200
50 Jahre2 1501 6501 3501 050
JungenKonditionausgezeichnetsehr gutgutbefriedigendmangelhaft
11 J.2 8002 6002 2001 8001 200
12 J.2 8502 6502 2501 8501 250
13 J.2 9002 7002 3001 9001 300
14 J.2 9502 7502 3501 9501 350
15 J.3 0002 8002 4002 0001 400
16 J.3 0502 8502 4502 0501 450
17 J.3 1002 9002 5002 1001 500
Mädchen200 Meter weniger als Jungen in allen Klassen.
[3] ST-Fasern und FT-Fasern im Vergleich
0 50 100 150 200Zeit in Millisekunden
% der maximalen Spannung
100
75
50
25
0
ST-FasernFT-Fasern
[4] ST- und FT-Faserverteilung in einem quer geschnittenen Skelettmuskel. Bei der gewählten Färbemethode erscheinen die FT-Fasern (II) dunkel, die ST-Fasern (I) hell.