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  1. #26
    Avatar von Albero
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    Moin!

    So, ich habe gestern mal ein vereinfachtes Flussdiagramm zusammengestellt, das die drei Stoffwechselwege im Menschen zusammenführt, aus denen wir als Läufer unsere Energie beziehen können.
    Dies ist die Grafik:
    Name:  Stoffwechselwege.jpg
Hits: 5311
Größe:  68,7 KB
    Der Link zu der Grafik hier: stoffwechselwegvsc4j2tlq1.jpg auf fotos-hochladen.net

    Die Energiegewinnung aus dem Abbau von Proteinen wollen wir hier nicht näher vertiefen. Es werden im Körper immer mal wieder Proteine abgebaut, aber primär hieraus Energie für einen langen Lauf zu gewinnen wäre reichlich töricht. Immunsystem und Muskeln zu schrotten macht wenig Sinn.

    Der Dreh- und Angelpunkt aller drei Stoffwechselwege ist das Acetyl-CoA. Eine mit dem Co-Enzym A aktivierte Essigsäure. In der Zelle gibt es verschiedene Wege diesen Stoff zu synthetisieren:
    1. Er entsteht beim Abbau von Proteinen.
    2. Er entsteht beim Abbau von Kohlenhydraten über das Zwischenprodukt Pyruvat (einem C3-Körper).
    3. Er entsteht direkt als Folge des Abbaus von Fettsäuren.

    Aus der Glykolyse (Abbau von Glucose, einem C6-Körper) entsteht Pyruvat, einem C3-Körper. Bei diesem Schritt gewinnt der Körper Netto bereits 2 ATP. Pyruvat hat insofern eine Schlüsselrolle im Stoffwechsel, weil hieraus anaerob, also in Abwesenheit von Sauerstoff, Lactat gebildet werden kann. Lactat selber kann vom menschlichen Stoffwechsel nicht weiter umgesetzt werden, aber die freien Protonen, die bei diesem Prozess gewonnen werden, sind im Zweifel erforderlich, um die ATP-Synthese und die Glykolyse in Gang zu halten.
    Dennoch übersäuert die Zelle mittelfristig und das Lactat kann nicht abgebaut werden sondern in der Erholungsphase (Sauerstoff steht wieder in ausreichender Menge zur Verfügung) durch Protonierung wieder in Pyruvat umgewandelt werden.

    Die Hauptenergiequelle ist eigentlich der Citrat-Zyklus, da hier die über die verschiedenen Stoffwechselwege gewonnenen Acetyl-CoA-Moleküle eingeschleust werden und im Citrat-Zyklus reichlich NADH und Protonen generiert werden, die schließlich in der ATP-Synthese dringend gebraucht werden. Die ATP-Synthese wird durch die Mitochondrien geleistet, die ein Membran-Enzym besitzen, die als Protonenpumpe auf der einen Seite einen pH-Gradienten ausgleicht (das NADH und die Protonen aus dem Citrat-Zyklus sind in erster Linie für diesen Gradienten verantwortlich) und mit der dadurch freigewordenen Energie aus einem ADP und einer freien Phosphatgruppe ein ATP synthetisieren.

    Aus einem Molekül Glucose gewinnt eine Zelle 32 ATP, aus einem Molekül Palmitinsäure beispielsweise 106 ATP. Da Glucose nur eine unwesentlich geringe Dichte als Palmitinsäure hat, lässt sich vereinfacht sagen: Aus Fett lässt sich dreimal mehr Energie gewinnnen wie aus Glucose. Dennoch ist die Energie aus Glucose schneller verfügbar als aus Fett, da die Stoffwechselprozesswege kürzer sind und fast doppelt so schnell verlaufen.

    Was hat das ganze nun mit 10km-Läufen und dem Training von Fettstoffwechsel über lange Ausdauerläufe zu tun?
    Aus eigener Erfahrung wird jeder bestätigen, dass hohe Tempoläufe über kurze Distanzen anstrengender und belastender sind als langsamere Läufe über lange Distanzen. Es ist weniger belastend für Gelenke, Bänder etc.
    Und dennoch wird die Ausdauer trainiert. Trainiert ein Läufer über eine lange Strecke bei langsamen Tempo (aber immer noch so schnell, dass er sich durchaus gefordert fühlt), finden dennoch alle wichtigen Anpassungsprozesse in den Muskelzellen statt.
    Die Mitochondrien wachsen an Zahl und Größe, irgendwo meine ich mal gelesen zu haben, dass sich die Zahl der Mtiochondrien in einer Muskelzelle um den Faktor 3 erhöhen kann. Mehr Mitochondrien gleich mehr Power, weil in derselben Zeit mehr ATP synthetisiert werden kann. Wie wir oben gesehen haben, wird aus dem Fettstoffwechsel reichlich Rohmaterial für den Citrat-Zyklus bereit gestellt, damit aus dem Citrat-Zyklus reichlich Power für die Atmungskette geliefert werden kann. Wie der Name Atmungskette schon sagt, ist an dieser Stelle Sauerstoff zwingend erforderlich, weswegen sich ein höheres VO2-max positiv bemerkbar macht.

    Alle Stoffwechselprozesse in der Zelle erfordern meistenteils Enzyme. Sei es als Katalysator, damit chemische Gleichgewichtsprozesse gerichtet und damit irreversibel sind oder als Transporter durch die Membran. Und wozu Proteine noch so alles nützlich sind. Je mehr relevante Enzyme für die Stoffwechselwege zur Verfügung stehen, desto mehr Energie kann eine Muskelzelle vermittelt bekommen und diese in Aktivität umsetzen. Der Sportler wird ausdauernder. Allerdings brauchen diese Prozesse Zeit. Und ein geduldiger Ausdauerläufer, der langsame lange Strecken läuft liefert auch für einen 10km-Lauf eine gute Grundlage. Die Schnelligkeit wird er nur durch ein spezielles Tempotraining erreichen. Aber da es für den Citrat-Zyklus egal ist, ob das Acetyl-CoA nun aus dem Abbau von Fett oder dem Abbau von Glucose gewonnen wurde, kann auch ein 10km-Läufer viele Kilometer belastungsärmer bei niedrieger Intensität laufen und beim 10km-Wettkampf dennoch profitieren.

    Dass ein Läufer mit einer sub60min-Zeit, oder gar sub40 und erst recht sub30, hauptsächlich die schneller verfügbare Energie aus den Glykogenspeichern nutzt, steht auf einem anderen Blatt. Dennoch, und das wird immer wieder gerne vergessen, laufen in einer Zelle, und damit im Körper insgesamt, immer verschiedene Stoffwechselwege gleichzeitig ab. Es ist nun mal nicht so, dass der Körper erstmal 60 bis 90 Minuten nur auf Glucose läuft und dann der Körper feststellt "Sch****, die Speicher sind leer, ich kann nun nur noch Fett verheizen", sondern dass vom ersten Moment an auch Fett zur Energiegewinnung herangezogen wird. Bei einem untrainierten Läufer hingegen in geringerem Maße, wegen "fehlender Produktionskapazitäten" als bei einem entsprechend trainierten Läufer, dessen Enzym-Portfolio in den Muskelzellen und Fettzellen bereits entsprechend adaptiert ist.

    Soweit erstmal von meiner Seite hierzu.

    @Olipool: Du hast eine PN.

    Grüße
    Andreas

  2. #27
    Avatar von Olipool
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    Suuper!
    Werde davon ausgehend meine chemischen Grundkenntnisse auf Vordermann bringen *hust*

    Danke Dir vielmals!

  3. #28
    Auf der Jagd nach 2:02,27 Avatar von Rolli
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    Zitat Zitat von Albero Beitrag anzeigen
    Soweit erstmal von meiner Seite hierzu.
    Danke Andreas. Gute Arbeit...
    Ich werde mir etwas mehr Zeit (und Wiki) nehmen müssen, um alles korrekt verstehen zu können... die nehme ich mir.

    Was mir aber auffällt ist, dass du dich hauptsächlich mit Energiegewinnung beschäftigst und wenig mit dem Einfluss von Trainingseinheiten in diversen Geschwindigkeiten auf Entwicklung eines Körpers. Das wäre für mich viel interessanter...

    Hier hätte ich z.B Fragen:
    1. Entwicklung der Mitochondrien dauert 8-12 Wochen. Wie verhält sich die Muskulatur danach, kann man noch was machen, um noch mehr Mitochondrien etnwickeln zu können? Wie lange dauert so was? Wie lange dauert der Abbau bei Untätigkeit.
    2. Kraft... Da habe ich wenig finden können. Erweiterung des Querschnittes der Fasern, ist klar. Aber was ist mit 100%-ige Nutzung der Muskulatur. Anpassung der Muskulatur? Umwandlung der der FT IIb Fasern... wie funktioniert das und wie kann man das beeinflussen?
    3. Hast Du vielleicht ein paar Link (Informationen) zur Thema Entstehung der Müdigkeit in der Muskulatur und des ZNS?

    Etwas viel...

    Gruß
    Rolli
    ...vom Training hast du sowieso keine Ahnung! (Zitat: meine Frau)

  4. #29
    Deichfesttreter Avatar von blende8
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    Eine Anmerkung dazu:
    Zitat Zitat von Albero Beitrag anzeigen
    Aus eigener Erfahrung wird jeder bestätigen, dass hohe Tempoläufe über kurze Distanzen anstrengender und belastender sind als langsamere Läufe über lange Distanzen. Es ist weniger belastend für Gelenke, Bänder etc.
    Das kann ich nicht bestätigen.
    Bei mir ist es genau anders herum und es wird auch so in der Laufliteratur, insbesondere für ältere Semester, beschrieben.
    Belastend ist vorwiegend der Umfang, nicht die Intensität.
    Ich kann jede Woche einen 10 km Tempolauf machen, kein Problem. Aber jede Woche mehr als ca. 17 km langsam ist zur Zeit nicht drin.
    Wobei die Grenzen natürlich individuell verschieden sind.

    Homo cursor, M50, Bestzeitenjäger 2011-15 (19:11, 39:22, 61:45, 1:29), seitdem Spaßläufer
    "Training ist wie ein Medikament. Wenn ich es überdosiere, habe ich irgendwann auch die Nebenwirkungen." (R. Hambrecht, Kardiologe)

  5. #30
    Plattfuß
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    Zitat Zitat von Albero Beitrag anzeigen
    So, ich habe gestern mal ein vereinfachtes Flussdiagramm zusammengestellt, das die drei Stoffwechselwege im Menschen zusammenführt, aus denen wir als Läufer unsere Energie beziehen können.
    Respekt! endlich mal eine korrekte Darstellung!

    Der Dreh- und Angelpunkt aller drei Stoffwechselwege ist das Acetyl-CoA. Eine mit dem Co-Enzym A aktivierte Essigsäure.
    In der Zelle gibt es verschiedene Wege diesen Stoff zu synthetisieren:
    1. Er entsteht beim Abbau von Proteinen.
    2. Er entsteht beim Abbau von Kohlenhydraten über das Zwischenprodukt Pyruvat (einem C3-Körper).
    3. Er entsteht direkt als Folge des Abbaus von Fettsäuren.
    Man beachte, daß der Abbau von Kohlenhydraten, Proteinen und Fetten zum Acetyl- CoA führt welches dann im Citratcyclys abgebaut wird, wobei das CO2 entsteht, welchs wir ausatmen. Ferner entstehen aus dem Citratcyclus Reduktionsäquivalente (NADPH, NADH) welche in der Atmungskette zur Reduktion von Sauerstoff dienen und letztlich die hohe Ausbeute von 36 mol ATP/ mol Glucose ermöglichen: Aerobe Energiegewinnung!

    Aus der Glykolyse (Abbau von Glucose, einem C6-Körper) entsteht Pyruvat, einem C3-Körper. Bei diesem Schritt gewinnt der Körper Netto bereits 2 ATP. Pyruvat hat insofern eine Schlüsselrolle im Stoffwechsel, weil hieraus anaerob, also in Abwesenheit von Sauerstoff, Lactat gebildet werden kann. Lactat selber kann vom menschlichen Stoffwechsel nicht weiter umgesetzt werden, aber die freien Protonen, die bei diesem Prozess gewonnen werden, sind im Zweifel erforderlich, um die ATP-Synthese und die Glykolyse in Gang zu halten.
    Dies ist der anaerobe Weg der Energiegewinnung. Wie man sieht entsteht nur wenig ATP pro mol Glucose und das Lactat sammelt sich erstmal an. Immer wenn mehr Energie gebraucht wird, als Sauerstoff zur Verfügung steht (z.B. Sprint, Langsprint), greift der Körper auf diese "Abkürzung" zurück. Steht ausreichend Sauerstoff zur Verfügung (geringere Intensität, z.B. Marathon) wird Pyruvat über Acetyl- CoA in den Citratcyclus und die Atmungskette eingeschleust. der Anteil anaerober Energiegewinnung ist jedoch niemals Null, sondern abhängig von der laufgeschwindigkeit unterschiedlich hoch. Bei der Laktatschwelle (ca 4mmol/l) wird eine Laufgeschwindigkeit erreicht, bei der das Laktat stark ansteigt, der Körper also vermehrt auf den anaeroben Weg zurückgreift.

    Die ATP-Synthese wird durch die Mitochondrien geleistet, die ein Membran-Enzym besitzen, die als Protonenpumpe auf der einen Seite einen pH-Gradienten ausgleicht (das NADH und die Protonen aus dem Citrat-Zyklus sind in erster Linie für diesen Gradienten verantwortlich) und mit der dadurch freigewordenen Energie aus einem ADP und einer freien Phosphatgruppe ein ATP synthetisieren.
    Dieser Vorgang wird Atmungskette genannt. Er endet mit der Übertragung von Protonen und Elektronen auf Sauerstoff (wobei Wasser entsteht) und ist letztlich der Grund, warum wir atmen müssen.

    Was hat das ganze nun mit 10km-Läufen und dem Training von Fettstoffwechsel über lange Ausdauerläufe zu tun?
    Diese trainieren die aerobe Kapazität:
    Die Mitochondrien wachsen an Zahl und Größe, irgendwo meine ich mal gelesen zu haben, dass sich die Zahl der Mtiochondrien in einer Muskelzelle um den Faktor 3 erhöhen kann. Mehr Mitochondrien gleich mehr Power, weil in derselben Zeit mehr ATP synthetisiert werden kann. Wie wir oben gesehen haben, wird aus dem Fettstoffwechsel reichlich Rohmaterial für den Citrat-Zyklus bereit gestellt, damit aus dem Citrat-Zyklus reichlich Power für die Atmungskette geliefert werden kann.
    Wie der Name Atmungskette schon sagt, ist an dieser Stelle Sauerstoff zwingend erforderlich, weswegen sich ein höheres VO2-max positiv bemerkbar macht.
    Je besser VO2max und Vdot (siehe Daniels) entwickelt sind, desto besser ist die aerobe Leistungsfähigkeit

    Und ein geduldiger Ausdauerläufer, der langsame lange Strecken läuft liefert auch für einen 10km-Lauf eine gute Grundlage. Die Schnelligkeit wird er nur durch ein spezielles Tempotraining erreichen. Aber da es für den Citrat-Zyklus egal ist, ob das Acetyl-CoA nun aus dem Abbau von Fett oder dem Abbau von Glucose gewonnen wurde, kann auch ein 10km-Läufer viele Kilometer belastungsärmer bei niedrieger Intensität laufen und beim 10km-Wettkampf dennoch profitieren.
    Hier wird viel über den "Fettverbrennungspuls diskutiert. Wie aber schon richtig gesagt wird, ist es letztlich

    nun mal nicht so, dass der Körper erstmal 60 bis 90 Minuten nur auf Glucose läuft und dann der Körper feststellt "Sch****, die Speicher sind leer, ich kann nun nur noch Fett verheizen", sondern dass vom ersten Moment an auch Fett zur Energiegewinnung herangezogen wird. Bei einem untrainierten Läufer hingegen in geringerem Maße, wegen "fehlender Produktionskapazitäten" als bei einem entsprechend trainierten Läufer, dessen Enzym-Portfolio in den Muskelzellen und Fettzellen bereits entsprechend adaptiert ist.
    Soweit von meiner Seite hierzu.

    Nochmals Respekt: So ausführlich ist der Stoffwechsel hier noch nie erklärt worden!

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