Bergtouren in großer Höhe führen zu einer starken körperlichen Belastung. Aus diesem Grund sind Körperzellen auf eine ausreichende Energiezufuhr angewiesen. Über die Ernährung muss der erhöhte Energiebedarf gedeckt werden.

1

Stelle die Stoff- und Energiebilanz der Glykolyse dar.

4 BE

2

2.1

Beschreibe zwei Versuche, mit denen überprüft werden kann, ob Haferflocken zur Kohlenhydratbereitstellung geeignet sind (M 1, M 2).

6 BE

2.2

Führe beide Versuche durch. Leite aus den Beobachtungen das Vorhandensein von Kohlenhydraten ab (M 2).

Sollten die Ergebnisse unbrauchbar erscheinen, fordere Ersatzergebnisse gegen die Nichterteilung von 7 Bewertungseinheiten von der Aufsicht führenden Lehrkraft an.

9 BE

2.3

Werte die Beobachtungen im Hinblick auf die Eignung von Haferflocken als Energielieferant auf langen Bergtouren aus (M 1, M 2).

5 BE

3

Erkläre das in Material 4 vorgestellte Trainingsmotto (M 3).

6 BE

Material 1: Ernährung in großer Höhe

Anspruchsvolle Bergtouren in großer Höhe stellen enorme Anforderungen an unseren Körper. Seine Energieversorgung muss über einen langen Belastungszeitraum sichergestellt werden. Entscheidend dafür ist eine ausreichende Energiezufuhr über die Ernährung. Sind die Kohlenhydratreserven des Körpers in Belastungssituationen verbraucht, kann es schnell zu „Unterzucker“ und damit zu einem plötzlichen Leistungsabfall kommen.

In Obst, Müsli und Vollkornprodukten enthaltene komplexe Kohlenhydrate wie z. B. Stärke liefern nachhaltig Energie. Stärke kann im Körper zum Einfachzucker Glukose abgebaut werden. Lebensmittel, die Glukose enthalten, versorgen den Körper hingegen sofort nach dem Verzehr mit Energie.

Material 2: Untersuchung zur ernährungsphysiologischen Bedeutung von Haferflocken

Dir stehen folgende Geräte und Materialien zur Verfügung:

• Geräte: Reagenzgläser, Reagenzglasständer, Reagenzglashalter, Wasserbad 80 °C, Mörser mit Pistill, Pipetten, Folienstifte (wasserfest), Schutzkittel, Schutzbrille, Einweghandschuhe

• Material: Haferflocken, destilliertes Wasser, Lugol´sche Lösung (Iod-Kaliumiodid-Lösung), Benedict-Reagenz (Alternativ: Fehling-Lösungen I und II).

Material 3: Physiologische Anpassung an Höhe

Mit zunehmender Höhe sinkt der Luftdruck, sodass die aufgenommene Sauerstoffmenge pro Atemzug geringer ist und dem menschlichen Körper weniger Sauerstoff zur Verfügung steht. Um die Sauerstoffversorgung der Körperzellen dennoch sicherzustellen, führt der Körper verschiedene Anpassungsprozesse durch. Diese umfassen unter anderem die Verbesserung der Sauerstoffabgabe aus dem Blut an das Gewebe sowie die Erhöhung der Erythrozytenzahl (Anzahl der roten Blutzellen) im Blut. Diese Effekte bleiben noch für eine gewisse Zeit auch im Flachland erhalten.

Das körperliche Leistungsvermögen in den Hochlagen kann wegen schnellerer Erschöpfung nicht auf dem gleichen Niveau gehalten werden wie auf Meeresspiegelhöhe. In der Folge ist die Leistungsfähigkeit der Muskulatur bei körperlicher Aktivität in der Höhe gegenüber dem Flachland reduziert.

verändert nach: Friedmann & Bärtsch, 1997, Friedmann, 2000

Material 4: Höhentraining

Zur Vorbereitung auf sportliche Wettkämpfe wird im Profisportbereich häufig ein Höhentraining nach dem Motto „oben leben – unten trainieren“ durchgeführt.

verändert nach: Friedmann, 2000

1

Darstellen der Stoff- und Energiebilanz:

• Edukte: 1 mol Glukose, 2 ADP + P, 2 NAD⁺

• Produkte: 2 mol Pyruvat, 2 mol ATP, 2 mol NADH + H⁺

2

2.1

Versuche, mit denen überprüft werden kann, ob Haferflocken zur Kohlenhydratbereitstellung geeignet sind:

Glukosenachweis mit Benedict-Reagenz (Alternativ: Fehling-Lösungen I und II) durchführen:

• Benedict-Reagenz bereitstellen (Alternativ: Fehling I und Fehling II im gleichen Verhältnis mischen)

• Suspension von Haferflocken herstellen

• Suspension der Haferflocken mit Benedict-Reagenz mischen und im Wasserbad erhitzen (Alternativ: Suspension der Haferflocken mit Fehling-Reagenz mischen und im Wasserbad erhitzen)

• Bildung eines grünen oder roten Niederschlags bei Vorhandensein von Glukose (Alternativ: Bildung eines ziegelroten Niederschlags)

Stärkenachweis mit Lugol‘scher-Lösung durchführen:

• Lugol‘sche-Lösung auf Haferflocken oder in Haferflockensuspension tropfen

• Schwarzfärbung bei Vorhandensein von Stärke

2.2

Durchführung beider Versuche:

• Vorbereitung

• Durchführung

• Sachgerechte Arbeitsweise

Ableitung aus der Beobachtung:

• Stärkenachweis: Stärke enthalten, da Farbumschlag

• Glukosenachweis: keine Glukose enthalten, da kein Farbumschlag

2.3

Auswertung der Beobachtungen im Hinblick auf die Eignung von Haferflocken als Energielieferant auf langen Bergtouren:

• Der Verzehr von Haferflocken ermöglicht keine sofortige Energieversorgung des Körpers, da keine Glukose enthalten ist.

• Der Verzehr von Haferflocken ermöglicht jedoch eine kontinuierliche Energieversorgung, da die enthaltene Stärke im Körper enzymatisch zu Glukose abgebaut werden kann.

• Auf langen Bergtouren sind Haferflocken geeignete Energielieferanten.

3

Erklärung des Trainingsmottos:

• Aufenthalte in Hochlagen bedingen körperliche Anpassungen an sinkenden Luftdruck: verbesserte Sauerstoffabgabe aus dem Blut an die Körperzellen, Erhöhung der Erythrozytenzahl

• Beide Effekte führen zu einer besseren Sauerstoffversorgung von Muskelzellen → optimale ATP-Bildung in Atmungskette → bessere sportliche Leistung kann erwartet werden

• In Höhenlage ist die Leistungsfähigkeit der Muskeln eingeschränkt → weniger Muskelaufbau möglich → schlechtere sportliche Leistung kann erwartet werden

Training im Flachland ermöglicht hohe Trainingsintensitäten zum Muskelaufbau, durch einen Höhenaufenthalt erfolgen aber dennoch Anpassungsprozesse für eine bessere Sauerstoffversorgung.