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DE-Abitur · SportT·022 / 9
Die Energiebereitstellung erklärt, wie der Muskel das universelle Energiemolekül ATP unter unterschiedlichen Belastungsanforderungen resynthetisiert: anaerob alaktazid (ATP/Kreatinphosphat) für sofortige Maximalleistung, anaerob laktazid (Glykolyse) für hochintensive Belastungen bis etwa zwei Minuten und aerob (Oxidation von Kohlenhydraten und Fetten) für lang andauernde Ausdauerbelastungen. Die Leistungsphysiologie verbindet diese Stoffwechselwege mit der Sauerstoffaufnahme (VO₂max, Fick-Prinzip), der Herz-Kreislauf-Anpassung (Herzminutenvolumen) und der Atmung. Sie liefert das physiologische Begründungsgerüst für die Trainingsmethodik (vgl. Thema „Trainingslehre") und greift auf die muskulären Grundlagen der Sportbiologie zurück (vgl. Thema „Sportbiologie").
3Abschnitteca. 11Min Lesezeit4Kompetenzen
Operatoren:beschreiben · erklären · analysieren · berechnen · beurteilen
grundlegendes Niveau
gA: die drei Energiesysteme (ATP/KP, Glykolyse, Oxidation) mit ihrer zeitlichen Reihenfolge benennen und einem Belastungsbeispiel zuordnen; HMV = HF · SV anwenden.
erhöhtes Niveau
eA: die prozentualen Anteile der Energiesysteme einer Disziplin quantitativ herleiten, das Fick-Prinzip und die Sauerstoffaufnahmekinetik (O₂-Defizit, EPOC) erklären sowie Laktatkurven leistungsdiagnostisch auswerten.
Kernpunkte
ANAEROB ALAKTAZIDE ATP-RESYNTHESE
Kreatinphosphat (KP) liefert die Phosphatgruppe zur sofortigen ATP-Regeneration in den ersten 6–10 Sekunden maximaler Belastung.
ANAEROB LAKTAZIDE ENERGIEBEREITSTELLUNG
Bei Sauerstoffmangel wird Pyruvat zu Laktat reduziert (Laktatdehydrogenase, NADH-Recycling). Schnelle, aber begrenzte ATP-Ausbeute.
AEROBE VOLLVERBRENNUNG VON GLUCOSE
Vollständige Oxidation in Glykolyse, Citratzyklus und Atmungskette. Hohe Energieausbeute, aber begrenzt durch Sauerstoffversorgung.
ZEITLICHER VERLAUF DER ENERGIEBEREITSTELLUNG
Welche drei Beschriftungen in "Zeitlicher Verlauf der Energiebereitstellung" sind prüfungsrelevant?
Folgeaufgabe: Skizziere dasselbe Schema ohne Beschriftungen und ergänze sie aus dem Gedächtnis.
Musterlösung
Analysieren Sie die prozentualen Anteile der drei Energiebereitstellungssysteme bei einem 800-m-Lauf (Wettkampfzeit 2:00 min) und begründen Sie, warum die Disziplin als „Königsstrecke der Mittelstrecke" gilt.
Wettkampfdauer 120 s, kontinuierlich submaximal bis maximal. Geschwindigkeit ca. 6,7 m/s, HF im Bereich HFmax ± 5 S/min. Laktatwerte nach Zielankunft regelmäßig 18–22 mmol/l (Saltin, Hollmann).
Anaerob alaktazid (ATP/KP): ~ 5–10 % (Sprint zum Start, letzte 50 m). Anaerob laktazid (Glykolyse): ~ 25–30 % — sorgt für die hohen Endlaktatwerte. Aerob (Oxidation): ~ 60–66 % — bei ~2:00 min überwiegt nach AOD-Messungen das aerobe System (Spencer & Gastin 2001).
Der maximale Sauerstoffschuld („oxygen debt") nach 800 m beträgt etwa 16–18 l. Die Nachatmungsphase EPOC (Excess Post-exercise Oxygen Consumption) dauert 30–60 min, in denen Laktat oxidiert oder zu Glykogen rückgeführt wird (Cori-Zyklus).
800-m-Training muss anaerob-laktazide UND aerobe Kapazitäten gleichzeitig entwickeln: lange Intervalle (4 × 600 m, Pause 3 min) als laktazider Reiz, daneben Tempodauerläufe als aerobe Basis. Daher die Bezeichnung „Königsstrecke" — sie verbindet die Anforderungen der Sprint- und Langstrecken-Disziplinen.
Ergebnis: 800 m sind nach modernen AOD-Messungen ein bereits dominant aerob geprägter Belastungstyp (~ 60–66 % aerob) mit erheblichem anaerob-laktaziden Anteil (~ 25–35 %). Die Doppelanforderung an anaerobe Kapazität und aerobe Basis macht die Strecke trainingsmethodisch besonders anspruchsvoll.
Typische Fehler
LK-Vertiefung
eA-Vertiefung: Erläutern Sie das Crossover-Konzept (Brooks & Mercier 1994). Warum sinkt der relative Fettanteil mit steigender Intensität, obwohl die absolute Fettoxidation zunächst zunimmt — und welche Konsequenz hat das für ein gezieltes Fettstoffwechseltraining im GA1-Bereich?
Kernpunkte
FICK-PRINZIP (SAUERSTOFFAUFNAHME)
Sauerstoffaufnahme = Herzminutenvolumen × arteriovenöse Sauerstoffdifferenz. VO2max ist der zentrale Bruttokennwert der aeroben Leistungsfähigkeit.
HERZMINUTENVOLUMEN
Herzminutenvolumen (Cardiac Output) als Produkt von Herzfrequenz (HF) und Schlagvolumen (SV). Trainierte Sportler erreichen unter Belastung HMV bis 35–40 l/min.
HERZMINUTENVOLUMEN — ANPASSUNG AN BELASTUNG
Welche drei Beschriftungen in "Herzminutenvolumen — Anpassung an Belastung" sind prüfungsrelevant?
Folgeaufgabe: Skizziere dasselbe Schema ohne Beschriftungen und ergänze sie aus dem Gedächtnis.
VO2-VERLAUF BEI RAMPENFÖRMIGER BELASTUNG
Musterlösung
Vergleichen Sie das Herzminutenvolumen (HMV) eines Untrainierten und einer Ausdauersportlerin in Ruhe und unter Maximalbelastung. Gegeben: Untrainiert — Ruhe HF 72/min, SV 70 ml; Belastung HF 190/min, SV 105 ml. Sportherz — Ruhe HF 50/min, SV 100 ml; Belastung HF 190/min, SV 200 ml. Berechnen und interpretieren Sie.
Es gilt HMV = HF · SV. Untrainiert in Ruhe: HMV = 72 · 70 ml = 5040 ml/min ≈ 5,0 l/min. Sportherz in Ruhe: HMV = 50 · 100 ml = 5000 ml/min ≈ 5,0 l/min. In Ruhe ist das HMV nahezu gleich — der Körper benötigt unabhängig vom Trainingszustand etwa 5 l/min.
Untrainiert unter Belastung: HMV = 190 · 105 ml = 19 950 ml/min ≈ 20 l/min. Sportherz unter Belastung: HMV = 190 · 200 ml = 38 000 ml/min = 38 l/min.
Die maximale HF ist bei beiden ähnlich (≈ 190/min, primär altersabhängig). Der Unterschied entsteht über das Schlagvolumen: das Sportherz ist durch Dilatation (größeres Füllvolumen) und Hypertrophie ökonomischer und erreicht ein nahezu doppelt so hohes SV. In Ruhe äußert sich das als Bradykardie (niedrige Ruhe-HF von 50/min).
Nach dem Fick-Prinzip (VO₂ = HMV · avDO₂) bestimmt das maximale HMV gemeinsam mit der arteriovenösen Sauerstoffdifferenz die VO₂max. Das fast verdoppelte maximale HMV des Sportherzens ist daher der zentrale kardiale Faktor der überlegenen Ausdauerleistung.
Ergebnis: In Ruhe ≈ 5 l/min bei beiden; unter Belastung 20 l/min (untrainiert) gegenüber 38 l/min (Sportherz). Die Differenz beruht auf dem trainingsbedingt erhöhten Schlagvolumen und ist über das Fick-Prinzip der Schlüssel zur höheren VO₂max.
Typische Fehler
LK-Vertiefung
eA-Vertiefung: Diskutieren Sie die Debatte um die Limitierung der VO₂max. Welche Argumente sprechen für eine zentrale Limitierung (maximales Herzminutenvolumen, Sauerstofftransport) gegenüber einer peripheren Limitierung (muskuläre O₂-Ausschöpfung)? Beziehen Sie die Bedeutung für die Trainingsgestaltung ein.
Kernpunkte
GA1-TRAININGSBEREICH (GRUNDLAGENAUSDAUER)
Verbessert kapillare Versorgung, Mitochondrienzahl und Fettstoffwechsel. Sprechfähigkeit als Praxiskontrolle.
LAKTAT-LEISTUNGS-KURVE MIT SCHWELLENKONZEPT
Welche drei Beschriftungen in "Laktat-Leistungs-Kurve mit Schwellenkonzept" sind prüfungsrelevant?
Folgeaufgabe: Skizziere dasselbe Schema ohne Beschriftungen und ergänze sie aus dem Gedächtnis.
TRAININGSBEREICHE IM AUSDAUERTRAINING
Welche drei Beschriftungen in "Trainingsbereiche im Ausdauertraining" sind prüfungsrelevant?
Folgeaufgabe: Skizziere dasselbe Schema ohne Beschriftungen und ergänze sie aus dem Gedächtnis.
LAKTATKONZENTRATION ÜBER BELASTUNGSSTUFEN
HERZFREQUENZ VS. BELASTUNGSINTENSITÄT
Musterlösung
Werten Sie die nebenstehende Laktatkurve eines Stufentests aus. Bestimmen Sie aerobe Schwelle, individuelle anaerobe Schwelle (IANS) und beurteilen Sie die Trainingsempfehlung für GA2-Einheiten.
Bis Stufe 4 (3,2 m/s) flacher Anstieg, ab Stufe 5 (3,6 m/s) deutliche Steigung — typische „Hockey-Stick"-Form. Die Krümmungsänderung markiert den Übergang aerob → mischmetabolisch.
Aerobe Schwelle bei ca. 2 mmol/l → 3,0 m/s. IANS (fix 4 mmol/l) bei 4,0 m/s (Wert direkt ablesbar). Bei eA-Aufgabe alternativ Berechnung über Dickhuth- oder Mader-Modell (4 mmol/l fix).
GA1: 70–85 % der IANS-Geschwindigkeit → 2,8–3,4 m/s. GA2: 85–95 % → 3,4–3,8 m/s. EB: Bereich oberhalb IANS, ca. 4,0–4,5 m/s, kurze Intervalle.
Empfehlung für GA2-Einheiten: 2 × 20 min bei 3,5–3,7 m/s, Pause 5 min. Reizt die laktazide Kapazität an der Schwelle, ohne sie zu überschreiten — verschiebt die IANS-Kurve nach rechts.
Ergebnis: Aerobe Schwelle 3,0 m/s, IANS 4,0 m/s; GA2 zwischen 3,4–3,8 m/s. Strukturiertes Schwellentraining ist der zentrale Hebel zur Rechtsverschiebung der Laktatkurve.
Typische Fehler
LK-Vertiefung
eA-Vertiefung: Erörtern Sie die Kritik am fixen 4-mmol/l-Schwellenmodell (Mader/Heck) gegenüber individuellen Schwellenkonzepten (z. B. Dickhuth, Dmax). Warum kann ein fixer Wert bei manchen Athleten zu Fehlsteuerungen führen?