Physiologie Mensch –
Muskelkontraktion

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Kontraktion des Muskels

Bei der Muskelkontraktion handelt es sich um aktive Muskelverkürzung (konzentrische Kontraktion). Durch Muskeltätigkeit erzeugt der Organismus Bewegung und Information. Sie läuft als Aktionspotential (AP) vom spinalen Motoneuron über die Muskelendplatte (motorische Endplatte, neuromuskuläre Endplatte, myoneurale Synapse) und Muskelfasermembran und vom sarkoplasmatischen Retikulum (SR) in das Faserinnere. Dort verkürzen sich die Myofibrillen oder entwickeln Kraft. Dabei steuert Erregung den Umsatz chemischer Energie aus dem Stoffwechsel in mechanische Arbeit.

Physiologie Muskelzellen, Sarkomer gedehnt und kontrahiert, Kontraktion der Myofilamante

Funktion der Sarkome, Sarkomer mit Myofilamente und Myofibrillen. Sarkomer (Sarcomer, S-Linie, S-Streifen, S-Bande) sind die kleinste kontraktile Einheit des Muskels, sie setzen sich aus den Myofilamenten zusammen und befinden sich in den Myofibrillen.


Stufen der Muskeltätigkeit

Die Muskeltätigkeit verläuft in mehreren Stufen:
Die neuromuskuläre Übertragung erfolgt
in der Endplatte als Synapse; Transmitter ist Acetylcholin. Ihre große Kontaktfläche setzt über das Endplattenpotential (EP) ein Nervenaktionspotential (nAP) in eines am Muskel (mAP) um. Dabei wird nicht nur summiert. Eine Hemmung ist nur durch Pharmaka (Curare) möglich.
Die elektromechanische Ankopplung benutzt das SR und wandelt das AP in Freisetzung von Calcium an der Myofibrille um, welches deren Kontraktion steuert. Die folgende Rücknahme des Calciums führt zur Erschlaffung des Muskels.

Physiologie Muskelbewegung, Bewegungszyklus Myosin Actin Myosinkopf im Sarkomer

Bewegungszyklus der Kreuzbrücke verschiebt Aktin gegen Myosin; Kontraktion der Myofibrille im Sarkomer durch Gleiten der Aktinfäden in die Lücken zwischen den Myosinfäden, das Sarkomer wird verkürzt.

Die elementare Kontraktion der Myofibrille läuft im Sakomer nach der Filamentgleittheorie ab: Gleiten der Actinfäden in die Lücken zwischen den Myosinfäden verkürzt das Sarkomer. Dabei nähern sich die Z-Streifen bis um 25% der Ruhelänge. Sichtbare Verbindungen zwischen Fäden, die Kreuzbrücke aus den Köpfen der Myosinteile, erzeugen die Bewegung.
Der Bewegungszyklus der Kreuzbrücken verschiebt Actin gegen Myosin: Nach Ca++-Anstrom legt der Myosinkopf an Actin an. Mittels Energie aus ATP-Spaltung beugt er sich und zieht Actin auf sich zu. Mit neuem ATP löst er sich und richtet sich auf, dabei gleitet Actin wieder zurück. Neue Bindung erfolgt bei erneutem Ca++-Anstrom.
Die Summe aller Sarkomerbewegungen ergibt die Tätigkeit des Muskels. Freie Muskeln verkürzen sich, eingespannte erzeugen Kraft. So entstehen Arbeit oder Informationsmuster aus Bewegungen oder Spannung zum Halten des Körpers aus Kraft.



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Physiologie Muskelkontraktion, Kontraktion Muskeln Bizeps und Trizeps

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Histologie Muskelendplatte, motorische neuromuskuläre Endplatte, eine chemische Synapse

Motorische Endplatte (Muskelendplatte, neuromuskuläre Endplatte, Terminatio neuromuscularis), eine spezialisierte chemische Synapse die die Erregung von der Nervenfaser auf die Muskelfaser überträgt.

Physiologie neuromuskuläre Übertragung durch Synapse motorische Endplatte Muskelendplatte

Neuromuskuläre Übertragung in der motorischen Endplatte. Die große Kontaktfläche der Muskelendplatte setzt über über das Endplattenpotential EP ein Nervenaktionspotential nAP in eines am Muskel mAP um. Die neuromuskuläre Endplatte stellt eine chemische Synapse mit dem Transmitter Acetylcholin dar
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Bilder: © Frank Geisler 2018

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Links zum Thema Nervensystem:

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Aufgaben des Nervensystems

Nervensystem, Wirbelkanal und Rückenmark