BP-4-Mu

BP-4-Mu
Muskel
BP-4-Mu-1
S,T&L²8 Abb. 4-1
BP-4-Mu-2
S,T&L²8 Abb. 4-1
BP-4-Mu-3
S,T&L28 Abb. 4-3
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Mikrostrukturen des Muskels
Die Grundbausteine des Muskels sind die kontraktilen Proteine Myosin und Aktin. Myosin und Aktin bilden kontaktile, schlauchförmige Organellen, die Myofibrillen. Die Myofibrillen sind durch Querscheiben (Z-Scheiben) in Sarkomere
unterteilt. Die Sarkomere erhalten ihr gestreiftes Aussehen (Skelett- und Herzmuskel) durch die regelmäßige Abfolge von Myosin- und Aktinfilamenten.
Der Muskel verkürzt sich durch Übereinandergleiten der Aktin- und Myosinfilamente (Gleitfilamenttheorie). Die Aktinfilamente werden durch Kippbewegungen der Myosinköpfe zur Sarkomermitte bewegt. Diese Kippbewegungen
finden bei Kontraktion mehrfach statt. Bei Relaxation lösen sich die Myosinköpfe von den Aktinfilamenten wieder ab.
Die Energie zur Lösung der Myosinköpfe wird durch Spaltung von ATP zu
ADP und Phosphat gewonnen. Bei Exitus fehlt diese Energiequelle, die
Bindung von Myosin und Aktin kann nicht mehr aufgelöst werden, die
Totenstarre tritt ein.
B&S5 Abb. 13-3
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Steuerung der Muskelkontraktion
Die Muskelfasern werden in der Regel über Alpha-Motoneurone via die
motorische Endplatte aktiviert. Diese Aktivierung löst in der
Muskelfaser ein Aktionspotential aus, worauf die Faser nach dem
„Alles-oder-Nichts-Prinzip“ kontrahiert. Abstufungen der Muskelkraft
ergeben sich folglich durch die Anzahl der aktivierten Muskelfasern und
die Frequenz der Aktionspotentiale. Ein Motoneuron versorgt über
Axonkollaterale in einigen Fällen ganz wenige Fasern
(z.B. Augenmuskulatur), in anderen Fällen bis zu Tausenden von
Fasern (z.B. Arm-Biceps). Je weniger Fasern zu einer motorischen
Einheit gehören, um so besser kann die Muskulatur feinreguliert
werden.
Der intrazelluläre Botenstoff ist Ca2+. Ein Anstieg von Ca2+ führt zur
Kontraktion, ein Abfall zur Erschlaffung. Der Vorgang wird
elektromechanische Koppelung genannt. Die Freisetzung der
Kalziumionen erfolgt aus dem sarkoplasmatischen Retikulum; mittels
einer Kalziumpumpe (ATP-getrieben) werden die Ionen dorthin wieder
zurückgeführt.
S,T&L28 Abb. 4-6
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B&S5 Abb. 13-2E
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Energieverbrauch und Stoffwechsel bei Muskelarbeit
Bei Muskelarbeit kommt es zu einer enormen Steigerung des
Energieverbrauchs im Muskel (100- bis 1000-fach). Dabei wird aber
nur 40 bis 50% in mechanische Energie und Arbeit umgesetzt, wobei
nur 20 bis 30% wirklich mechanischer Nutzeffekt ist und der Rest
energiekonsumierenden Erholungsprozessen zufällt. 50 bis 60%
werden jedoch in Wärme umgewandelt. Beim Kältezittern
dient die Wärmeproduktion des Muskels auch der Regulation der
Körpertemperatur.
Die Energie für die Muskelkontraktion stammt aus der Oxidation von
Fettsäuren und Kohlehydraten (aerober Energiestoffwechsel) , aber
auch - bei Spitzenbelastung - aus der Glykolyse und dem Abbau von
energiereichen Phosphatverbindungen (anaerober
Energiestoffwechsel). Diese Energiequellen dienen dazu,
den verbrauchten Muskelkraftstoff ATP zu regenerieren.
S,T&L28 Abb. 4-15
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S,T&L28 Abb. 4-16
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Glatte Muskulatur
Unter dem Lichtmikroskop ist keine Querstreifung der Muskulatur zu
beobachten, weil die Aktin- und Myosinfilamente nicht regelmäßig
angeordnet sind. Man unterscheidet zwei Muskulaturtypen: SingleUnit-Typ und Multi-Unit-Typ
Single-Unit- Typ: Die Muskelzellen sind durch Nexus bzw. Gap
Junctions so verbunden, daß sie als eine Einheit fungieren. Beispiele:
Darm, Uterus, Ureter, Gefäßmuskulatur. Diese Muskel weisen eine
spontan-rhythmische Aktivität auf, die durch die vegetativen
Nervenfasern moduliert wird.
Multi-Unit- Typ: Hier werden die Muskelfasern direkt von vegetativen
Nervenfasern gesteuert, die aus den sogenannten Varikositäten ihre
Neurotransmitter abgeben. Beispiele: Iris, Samenleiter, Pilomotoren.
Diese Muskelart erlaubt eine feinere Steuerung der Muskelarbeit.
Die Filamentverschiebung und die ATP-Spaltung erfolgen 100 - 1000mal langsamer als in der Skelettmuskulatur, wobei auch der
Energieaufwand dementsprechend kleiner ist. Glatte Muskeln sind
daher besonders für Haltefunktionen geeignet. Die intrazelluläre
Regulation der Kontraktionen erfolgt auch über Kalziumionen.