Sport 12.1 PDF - Muskelaufbau und -funktion

A Kraft I. Aufbau und Funktion der Skelettmuskulatur - Gleittheorie der Muskelkontraktion - Muskelfaserbündel (A): Bündel aus Muskelfasern, bis zu 30 cm lang, Durchmesser von bis zu 0,1 mm, können mit bloßem Auge erkannt werden - Skelettmuskelfasern (B): Zusammensetzung von Myofibri...

A Kraft I. Aufbau und Funktion der Skelettmuskulatur - Gleittheorie der Muskelkontraktion - Muskelfaserbündel (A): Bündel aus Muskelfasern, bis zu 30 cm lang, Durchmesser von bis zu 0,1 mm, können mit bloßem Auge erkannt werden - Skelettmuskelfasern (B): Zusammensetzung von Myofibrillen (noch kleinere Fasern), kleinste zelluläre Einheit eines Muskels, enthalten viele stäbchenförmige Zellkerne, bis zu 30 cm lang - Myofibrillen (C): Aneinanderreihung von mehreren, hintereinander geschalteten Sarkomeren - Sarkomere (D): hier ist die eigentliche Muskelkontraktion  - Besteht aus zwei Z-Scheiben außen → mehrere Aktinfilamente sind daran fest verankert → mit Myosinfilamenten verbunden - Muskelkontraktion unter ATP-Verbrauch: feste Verbindungen von Aktin und Myosin lösen sich immer wieder auf und werden immer wieder neu geknüpft → dünnen Aktinfilamente werden unter die dicken Myosinfilamente gezogen → Aktin- und Myosinfilamente gleiten ineinander → Z-Scheiben nähern sich einander an → Sarkomer verkürzt sich um etwa 1 μm o → Muskelverkürzung von 1 cm: etwa 10.000 hintereinander liegende Sarkomere einer Myofibrille müssen gleichzeitig kontrahieren o Je mehr Myofibrillen bzw. Muskelfasern an der Aktion beteiligt sind, desto höher die Kraftentwicklung o Nicht mehr genug ATP: - z.B. durch eingeschränkte Stoffwechselprozesse → Aktin-Myosin-Brücken können nicht mehr gelöst werden → Gleitfähigkeit dieses Muskels nimmt ab → Muskelkrämpfe? o Leichenstarre (auch mit der Gleittheorie zu erklären): in einem toten Organismus kann kein ATP mehr resynthetisiert werden → ATP- Reserven sind schnell leer → Aktin- und die Mysosinfilamente bleiben fest miteinander verbunden (Muskeln haben ihre Gleitfähigkeit verloren) - Intermuskuläre Koordination (Koordination zwischen mehreren Muskeln) - Zusammenspiel der Agonisten und Antagonisten (Synergisten) - Muskel kann durch Kontraktion beugen oder strecken - Agonist ist der kontrahierende Muskel - Agonist kontrahiert (verkürzt sich) → Antagonist wird passiv gedehnt - Synergisten: Muskeln, die an Beugung oder Streckung beteiligt sind (wenn es mehrere sind) - Vielen Bewegungen Im Alltag und im Sport: mehrere Gelenke sind beteiligt → mehrere einzelnen Muskelgruppen müssen koordiniert werden → kann durch Bewegungswiederholungen trainiert werden ➔ Ziel: Zusammenspiel der Muskeln optimal gestalten → Bewegungsablauf kann möglichst optimal ausgeführt werden → wird nicht durch die Antagonisten gehemmt - Intramuskuläre Koordination (Koordination der Muskelfasern eines Muskels) - Koordination der Aktivierung verschiedener motorischer Einheiten des gleichen Muskels - Kontraktion einer Muskelfaser: durch Nervenimpulse - 1 motorische Einheit: 1 Motorische Nervenzelle und die von ihr innervierten Muskelfasern - Ein Muskel besteht aus mehr oder weniger solcher Einheiten (je nach Funktion) ➔ kleine und viele motorische Einheiten: gute Abstufbarkeit der Muskelkraft (Feinkoordination) → Bsp.: Augen und Fingermuskeln ➔ große und weniger motorische Einheiten: schlechte Abstufbarkeit der Muskelkraft → Bsp.: Oberschenkelmuskulatur und Bizeps - Mögliche Überlastung des Bewegungsapparates → Verhinderung: Untrainierte können in einem Muskel nur etwa 45- 60% der Fasern gleichzeitig aktivieren - Zahl der gleichzeitig aktivierten Muskelfasern kann erhöht werden durch: ➔ Intensives Training → auf ca. 90% → Trainierte können mehr Kraft aus seinen Muskeln herausholen als der Untrainierte ➔ Drogen (Doping) ➔ Gefahrensituationen  II. Arbeitsweisen der Muskulatur - drei verschiedene Arbeitsweisen und eine kombinierte Arbeitsweise der Muskulatur: Konzentrische Kontraktion (überwindend → positiv-dynamisch) - Gewicht wird angehoben und bewegt → Muskulatur verkürzt sich → nähert sich dem Muskelzentrum an ➔ Innere Muskelkraft ist größer als die äußere Kraft Exzentrische Kontraktion (nachgebend → negativ-dynamisch) - Gewicht wird abgesenkt (z.B.: weil es zu schwer ist) → kontrahierte Muskel wird unter hoher Muskelspannung gedehnt → entfernt sich vom Muskelzentrum ➔ Innere Muskelkraft ist kleiner als die äußere Kraft Statische Kontraktion (haltend) - Gewicht wird in einer bestimmten Position gehalten ➔ Innere Muskelkraft ist gleich groß, wie die äußere Kraft Reaktive Kontraktion (nachgebend-überwindend) - Kombination aus Konzentrischer und Exzentrischer Kontraktion (meisten sportlichen Bewegungen, wie z.B. Laufen)  ➔ 1. Äußeres Gewicht (Körpergewicht) ist größer als die ihm entgegengesetzte Muskelkraft 2. Muskulatur gibt nach 3. Kräftiger Abdruck des Körpers mit der Beinmuskulatur → Körpergewicht wird überwunden und man drückt sich nach vorne oben III. Muskelfasertypen - Weiße Muskelfasern: - Kontrahieren schnell - Ermüden schnell - Sprechen auf ein Hypertrophietraining an - Ermöglichen schnelle, kraftvolle Bewegungen - Können in ihrer Charakteristik durch aerobes Ausdauertraining den langsam zuckenden Muskelfasern angeglichen werden ➔ Sprinter - Rote Muskelfasern (hoher Myoglobingehalt): - Kontrahieren langsam - Ermüden langsam - Sprechen weniger auf ein Hypertrophietraining an - Sind deutlich schwächer ➔ Marathonläufer → Zusammensetzung: genetisch bedingt, nur teilweise durch Training beeinflussbar B Kraftfähigkeiten und deren leistungsbestimmende Faktoren Kräfte und deren Parameter, um sie zu differenzieren - Maximalkraft → (maximale) Krafthöhe - Schnellkraft → (minimale) Zeit, in der die Krafthöhe erreicht wird → möglichst schnelle Kraftentwicklung - Kraftausdauer → (maximale) Zeitdauer, in der die Kraft gehalten wird) I. Maximalkraft - Maximalkraft wird wichtiger, je größer der äußere Widerstand ist → Einfluss der Maximalkraft ist in verschiedenen Sportarten unterschiedlich - Relative Kraft: Maximalkraft, die man, im Verhältnis zum Körpergewicht, entwickeln kann → wenn man das eigene Körpergewicht bewegen muss → Bsp.: Laufen, Gerätturnen, Eiskunstlauf 𝑀𝑎𝑥𝑖𝑚𝑎𝑙𝑘𝑟𝑎𝑓𝑡 𝑅𝑒𝑙𝑎𝑡𝑖𝑣𝑒 𝐾𝑟𝑎𝑓𝑡 = 𝐾ö𝑟𝑝𝑒𝑟𝑔𝑒𝑤𝑖𝑐ℎ𝑡 - Steigerung der relativen Kraft: ➔ Verbesserung der Maximalkraft (intramuskuläre Koordination) ➔ Gewichtsabnahme (bei gleicher Maximalkraft) Leistungsbestimmende Faktoren der Maximalkraft: - Je größer der Muskelquerschnitt, desto mehr Aktin und Myosin und desto höher die Maximalkraft ➔ Vergrößerung: durch Hypertrophietraining - Je besser die Intramuskuläre Koordination desto mehr motorische Einheiten können gleichzeitig kontrahiert werden, desto größer die Maximalkraft ➔ Verbesserung: durch IK-Training → ist für Gesundheits- und Fitnesssportler nicht ratsam/sinnvoll (basiert auf der Überwindung maximal großer, äußerer Widerstände) - Je besser die Intermuskuläre Koordination, desto höher die Maximalkraft  ➔ Verbesserung: durch Techniktraining (Optimierung und Automatisierung des entsprechenden Bewegungsablaufes) II. Schnellkraft - Widerstände mit höchstmöglicher Kontraktionsgeschwindigkeit überwinden - Gesundheit / allgemeine Fitness: weniger wichtig - Viele sportliche Leistungen: wichtig Leistungsbestimmende Faktoren der Schnellkraft: - Je größer die Maximalkraft, desto schneller die Schnellkraft ➔ Verbesserung: durch Hypertrophietraining und IK-Training - Je besser die Intra- und Intermuskuläre Koordination zu Beginn der Kontraktion, desto besser sind die Muskelaktionen aufeinander abgestimmt und desto mehr motorische Einheiten können zu Beginn der Kraftentwicklung gleichzeitig aktiviert werden, desto höher die Schnellkraft ➔ Verbesserung: durch IK-Training und Techniktraining - Je höher die Anzahl der weißen Muskelfasern, desto höher die Kontraktionsgeschwindigkeit, desto höher die Schnellkraft ➔ Genetisch bedingt III. Kraftausdauer - Ermüdungswiderstandsfähigkeit bei langandauernden / sich wiederholenden Kraftleistungen, mit überwiegend anaerob-laktazider Energiegewinnung - Allgemeinen Fitness: wichtig - Viele sportliche Belastungen: wichtig → Wechsel der Belastungsintensität (vor allem Ballsportarten) → schnelle Erholung nach intensiven, anaerob-laktaziden Belastungsphasen, wichtig - Je besser die aerobe Ausdauer, desto effektiver kann die Kraftausdauer bei längeren Belastungen eingesetzt werden - hohe aerobe Kapazität → Übersäuerung kann länger hinausgezögert werden (bei anaerob-laktazidem Prozess) - Für Belastungen zwischen 7 sec und 2 min entscheidend - Ausnahme: ist auch entscheidend bei längeren Belastungen mit langsamer Bewegungsausführung (Rudern, Schwimmen) → Belastungszeit bis ca. 6 min Leistungsbestimmende Faktoren der Kraftausdauer  - Je besser die Maximalkraft und die Schnellkraft, desto besser die Kraftausdauer - Je besser die Anaerob-laktazide Energiegewinnung, desto besser die Kraftausdauer ➔ Muskel kann nur so gut/lange kontrahieren, wie ATP unter anaerob- laktaziden Bedingung nachgeliefert werden kann C Krafttraining - Ziel: Verbesserung der Maximalkraft und der Kraftausdauer - Verbesserung der intermuskulären Koordination: Optimieren der gewünschten Zielbewegung (z.B. Schmetterschlag beim Volleyball, Delphin-Armzug beim Schwimmen) durch Wiederholung der Bewegung - Verbesserung der intramuskulären Koordination: mit hohen Gewichten trainieren (über 85% der momentanen Maximalkraft); mögliches Gesundheitsrisiko für Ungeübte und Untrainierte ➔ belastende IK-Training für Leistungssportler → wir behandeln schonendere Trainingsmethoden zur Vergrößerung des Muskelquerschnitts und zur Verbesserung der Kraftausdauer I. Hypertrophietraining (Muskelaufbautraining) - Intensität - 70-80% der Maximalkraft ➔ Perfekte Intensität: Ermüdung im Muskel nach 8-12 Wiederholungen - Belastungsdauer (Wiederholungen) - 8-12 Wiederholungen (Reizserie) ➔ Ohne Unterbrechungen durchführen - Reizschwellengesetz ➔ Muskel muss ermüdet werden, sonst ist die Reizschwelle zu gering → Muskelquerschnitt wird nicht vergrößert - Dichte (Pausen) - Mind. 3 Minuten Pause ➔ Phosphatspeicher werden wieder aufgefüllt - Je besser die Grundlagenausdauer, desto schneller kann sich der Muskel erholen, desto kürzer muss die Pause sein - Umfang (Serien/ Sätze) - Ca. 3 Sätze  ➔ Je nach Intensität, Zielsetzung und Trainingszustand ➔ Trainingswirksamer Wachstumsreiz wird gesetzt - Nach dem letzten Satz: leichtes Gefühl der Erschöpfung im Muskel - Trainingshäufigkeit/ Superkompensation - 2-3 Tage Pause zwischen Trainingseinheiten für dieselben Muskeln ➔ 2-3 Trainingseinheiten pro Woche - Erholungszeit bis zum Erreichen der Superkompensation: beim Krafttraining länger als im aeroben Ausdauertraining (Aufbau der Muskelstrukturen verläuft langsam) II. Kraftausdauertraining - Kraftausdauertraining, Unterschied zu Hypertrophietraining - Intensität ist geringer - Belastungsdauer (Wiederholungen) ist länger - Pausen sind geringer - Belastungsgefüge der Gestalt wird verändert ➔ Stoffwechselanforderungen an den Muskel wird verstärkt (durch mehr Wiederholungszahl / kürzere Pausen) - Circuittraining (Zirkeltraining) - Effektive Methode zur Verbesserung der Kraftausdauer - Verschiedene Muskelgruppen werden hintereinander, an verschiedenen Stationen, trainiert - Unterschied zum „klassischen“ Krafttraining: Belastung wird mit Zeitangaben gesteuert, nicht nach Wiederholungsanzahl → an Stationen kann man die Wiederholungszahl selbst bestimmen (nach dem Leistungsniveau) - Eine Muskelgruppe sollte man pro Durchgang mehrmals belasten → Reizschwelle wird überschritten - Auf eine Abwechslung der Muskelgruppen sollte man achten (dieselbe Muskelgruppe nicht zweimal, direkt hintereinander belasten) - Maximalkraft und intermuskuläre Koordinationsfähigkeit kann verbessert werden (je nach Zielsetzung) III. Tipps zum Krafttraining - Vor Beginn des Krafttrainings: Anpassungs- und Gewöhnungstraining - 2-4-wöchiges Anpassungstraining → Muskulatur kann sich auf die „neue“ Belastung einstellen (Konzentration vor allem auf eine richtige Bewegungsausführung (intermuskuläre Koordination)) - Intensität: unter 30% - Wiederholungen: 15-20 - Serien/ Sätze: 3-1 - Pausen: 3-5 min - Übungsausführung - Konzentrische Phase → langsam bis zügig durchführen - Exzentrische Phase → langsam durchführen - Optimaler Trainingseffekt: trainierender Muskel muss während der Reizserien immer unter Spannung stehen - Bewegungen über den gesamten Bewegungsradius ausführen - Übungen ruhig und korrekt ausführen - Muskuläres Gleichgewicht - Immer Agonisten und Antagonisten trainieren → muskuläre Dysbalancen werden vermieden - Aufwärmen/Cool-down - Vor dem Krafttraining: Aufwärmen - Nach dem Krafttraining: Regeneration beschleunigen (durch Lockerungsübungen und (dynamische) Dehnübungen) - Stabilisation - Bauch- und Rückenmuskulatur bei jedem Krafttraining trainieren (Stabilisation des Rumpfes und Vorbeugung von Haltungsschäden) IV. Gefahren beim Krafttraining - Unsachgemäße Ausführungen: Schäden an der Wirbelsäule können entstehen - Pressatmung: schlecht für Personen mit Herz-Kreislauf-Problemen ➔ Erhöht den Körperinnendruck (zusammen mit der Muskelspannung) - Ohne trainingsbegleitendes Beweglichkeitsprogramm → chronische Verkrampfungen und Verkürzungen von Muskeln → dysbalancierte Muskulatur (mögliche Entzündlichen an den zugehörigen Sehnen) - Anfänger, bevor wirbelsäulenbelastende Komplexübungen (Bsp.: Kniebeugen mit Hantellast auf den Schultern) geübt werden: ➔ 1. Elementarbewegungen unter Belastung üben ➔ 2. Bewegungstechnik der Komplexübung mit wenig Gewicht ➔ 3. Intensität langsam steigern ➔ 4. Gelingt die Technik der Komplexübung nicht, lieber verwandte wirbelsäulenschonendere Übungen machen (auch wenn der Wirkungsgrad geringer ist) - Dehnprogramm parallel zum Training machen (statische Dehnübungen nicht direkt vor, während oder nach dem Training) V. Warum Krafttraining? Wirkungen eines regelmäßigen Krafttrainings - Vermeidung von degenerativen Erkrankungen des Bewegungsapparates - Heutzutage: Bewegungsanforderungen eines Durchschnittsalltags zu gering und einseitig ➔ Muskeln schwächen sich ab / verkürzen sich (Reizschwelle zur Erhaltung und Verbesserung der Kraftfähigkeit wird nicht erreicht) ➔ Haltungsschwächen und langfristig degenerative Erkrankungen des Haltungs- und Bewegungsapparates (Gelenkprobleme, Wirbelsäulenerkrankungen, Bindegewebsschwäche,...) - Verringerung der Verletzungsgefahr - Höhere Kraftwirkungen können aufgefangen werden ➔ Schützt den Bewegungsapparat vor Verletzungen im Alltag / Sport - Kraft als Grundlage sportlicher Leistung und Fitness - Je besser die Muskulatur, desto schneller, kräftiger, ausdauernder und geschickter kann er sich bewegen - Sportler: trainiert vor allem spezifisch für seine Sportart wichtige Kraftfähigkeiten - Fitnessbereich: allgemeine Kräftigung des ganzen Bewegungsapparates - “Gute Figur” und Bodybuilding - Bodybuilding: einzelne Muskeln trainieren → Muskelquerschnitt nimmt zu → Muskelprofil wird deutlich sichtbar - Bei Übergewicht: Gewicht durch Fettabbau normalisieren / bei Untergewicht durch Muskeltraining Körpergewicht erhöhen