Biologie /

Der Muskelaufbau

Der Muskelaufbau

 1. Knochen
2. Sehne
3. Muskel
4. Bindegewebe
Der Aufbau des Muskels
Der Muskel besteht Muskelbündeln (mehrere Muskelfasern, die von Bindege

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In diesem Know geht um den Aufbau des Muskels, das Sakomer, den Ablauf der Muskelkontraktion und die drei Arten der Muskelzellen (Skelletmuskulatur, Herzmuskelatur und glatte Muskulatur)

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1. Knochen 2. Sehne 3. Muskel 4. Bindegewebe Der Aufbau des Muskels Der Muskel besteht Muskelbündeln (mehrere Muskelfasern, die von Bindegewebe umgeben sind) welche wiederum aus vielen parallel liegenden Muskelfasern (gestreckte Zellen mit mehreren Zellkernen, gefüllt mit Sarkoplasma und umgeben von Sarkolemm) bestehen. Jeder Muskelfaser enthält dabei viele parallel angeordnete Myofibrillen (diese ermöglichen die Verkürzung und sind umhüllt vom sarkoplasmatischen Retikulum). In diesen Myofibrillen liegen parallel angeordnete Proteinfäden, welche Myofilamente genannt werden. Dabei unterscheidet man zwischen den Actinfilamenten und Myosinfilamenten. Eine Einheit von Actinfilamenten und Myosinfilamenten nennt man Sakomer. Diese Sakomere werden durch die Z-Scheibe voneinander abgegrenzt. Ein Muskel wird außerdem durch die Sehne m 5. Muskelfaserbündel 6. Muskelfaser 7. Nerv und Blutgefässe 8. Plasma Der Muskelaufbau 9. Muskelfibrille 10. Aktinfibrille 11. Myosinfibrille 12. Muskel gedehnt 13. Muskel kontrahiert In den Sakomeren findet dann die Muskelkontraktion statt. Diese besteht aus den vier Phasen Ruhezustand, Aktivierung, Querbrückenbildung und Kontraktion und der Rückkehr Ausgangszustand. Das Sarkomer Das Sarkomer ist die kleinste Einheit im Muskel und besteht aus verschiedenen Proteinen, welche das Zusammenziehen des Muskels ermöglichen. Das Sarkomer wird durch die 2-Scheiben (Zwischen-Scheibe) an seinen Rändern begrenzt. An dieser Z-Scheibe sind verschiedene Proteine befestigt. Die Aktinfilamente (dünne Filamente) sind über das Protein Aktinin mit der Z-Scheibe verbunden, während die Myosinfilamente (dicke Filamente) über das Protein Titin (erfüllt eine Federfunktion) mit der Z-Scheibe verbunden sind. Titin Aktinfilamente 12.05.22 Sarkomer Aufbau Z-Scheibe Aktinin Myosinfilamente Funktion des Sakomer Die Proteine Aktin und Myosin sind kontraktile Proteine, was bedeutet,...

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das diese Proteine für die Kontraktion, also das Zusammenziehen der Muskeln zuständig sind. Dieses Zusammenziehen erfolgt, wenn sich die beiden Proteine aneinander vorbei bewegen. Myosin kann die Aktinfilamente zur Mitte des Sakomers ziehen, was zu einer Verkürzung der Sarkomere führt. Die Muskelkontraktion Die Muskelkontraktion findet bei jeder Bewegung im Körper statt. Unter der Muskelkontraktion versteht man das aktive Anspannen oder Zusammenziehen des Muskels. Für diese mechanische Arbeit ist Energie notwendig, welche aus der Spaltung von ATP erhalten wird. 1. Ruhezustand: Muskel im Ruhezustand - Aktin ist von Tropomyosin und Troponin umschlungen - Myosin Bindestelle ist verdeckt - Myosinköpfchen: hat ATP gebunden, befindet sich in 90* Winkel zum Aktin 2. Aktivierung: - durch Nervensignal - Calciumionen werden ausgeschüttet - Enzymaktivität von Myosin wird aktiviert - Myosin (ATPase) kann ATP in ADP+Phosphat-Rest umwandeln -> bei Umwandlung wird Energie frei - Calciumionen binden an Troponin => Struckturänderung, gibt Bindestelle für Myosin frei Der Ablauf der Muskelkontraktion 3. Querbrückenbildung und Kontraktion: - Myosin kann an Aktin binden -> Myosin gibt ADP und Phosphatrest ab - Myosin (Myosinköpfchen) bindet Aktin -> zieht es in die Mitte => dadurch spannt sich der Muskel an 4. Rückkehr in Ausgangszustand (= Ruhezustand): - Neues ATP lagert sich am Myosinkopf an -> Myosinfilamente und Aktinfilamente lösen sich wieder - Calciumkonzentration sinkt Nervensignal Querbrückenzyklus 90° ATP Muskelkontraktion Ablauf 1. Ruhezustand 2. 4. ATPase Ca²+ ATP 45° 3. ADP + P P₁ ADP Die drei Muskellzellen Arten der Muskelzellen Die Skelettmuskulatur Die Skelett Muskeln werden auch quergestreifte Muskeln genannt. Ihre Zellen sind langegestreckt, zylinderförmig und mehrkernig, da bei ihrer Entstehung mehrere Zellen miteinander verschmelzen. Da sie einen hohen Energie Verbrauch haben, liegen in ihnen viele Mitochondrien. Die in ihnen liegenden Muskelfasern bestehen aus mehreren Muskelfibrillen. Diese sind parallel zueinander angeordnet. Die Mikrofibrillen setzen sich aus Sakomeren zusammen, welche wiederum aus Myosin und Aktin bestehen (von den unterschiedlichen Farben dieser Proteine kommen die Quer- Streifen). Mit den Knochen sind die Skelettmuskeln über Sehnen verbunden, weshalb die Skelettmuskeln unseren Körper bewegen können. Ihre Bewegung, also das Zusammenziehen, wird durch Nervenzellen gesteuert welche dann für die Muskelkontraktion sorgen. Außerdem erfolgt ihre Steuerung willkürlich, was bedeutet, dass sie bewusst gesteuert werden. Die Herzmuskulatur Die Herzmuskelzellen sind eine besondere Art der quergestreiften Zellen. Die Herzmuskelzellen bilden den Herzmuskel und besitzen nur einen Kern in ihren Zellen. Da ihr Energiebedarf noch höher ist, besitzen sie mehr Mitochondrien (als die Skelettmuskel) um diesen Energiebedarf zu decken. Außerdem sind die Herzmuskelzellen durch Glanzstreifen miteinander verbunden und bilden so ein Netzwerk mit Zell-Zell-Verbindungen. Die Herzmuskelzellen sorgen für einen gleichmäßigen Herzschlag und sorgen dafür, dass das Blut zu allen Zellen des Körpers gepumpt wird. Die Herzmuskulatur wird außerdem unwillkürlich, also unbewusst über das Nervensystem gesteuert. Die glatte Muskulatur Die glatten Muskelzellen besitzen keine Querstreifen. Ihre Form ähnelt einer Spindel und sie Stellen die kleinste Art der Muskelzellen da. Auch ihre Zellen besitzen (wie die der Herzmuskelzellen) nur einen Zellkern. Die glatten Muskelzellen sind außerdem geschichtet angeordnet. Die glatte Muskulatur ist eine unwillkürliche Muskulatur, was bedeutet, dass ihre Steuerung unbewusst stattfindet. Ihre Steuerung erfolgt über das vegetative Nervensystem. Die glatten Muskelzellen liegen hauptsächlich in den Wänden von Hohl- Organen, wie zum Beispiel den Blutgefäßen, der Lunge oder in der Blase Skelettmuskulatur: Lange, zylinderförmige, mehrkernige Zellen mit hohem Energiebedarf und Sakomeren welche mit den Knochenverbunden sind und willkürlich gesteuert werden. => Muskelgewebe der Skelettmuskeln, wichtig für Bewegungen Quergestreifte Muskeln Aufbau Herzmuskulatur: Einkernige Zellen welche mit Glanzstreifen verbunden sind und ein Netzwerk bilden, einen sehr hohen Energiebedarf haben und unwillkürlich gesteuert werden. => bilden Muskelschicht um den Darm Herzmuskulatur Aufbau 2DD Glatte Muskeln Aufbau Glatte Muskulatur: Kleine, spindelförmige, einkernige Zellen, welche unwillkürlich gesteuert werden. sorgen für unbewusste Bewegungen (z. B. Darm) =>

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das diese Proteine für die Kontraktion, also das Zusammenziehen der Muskeln zuständig sind. Dieses Zusammenziehen erfolgt, wenn sich die beiden Proteine aneinander vorbei bewegen. Myosin kann die Aktinfilamente zur Mitte des Sakomers ziehen, was zu einer Verkürzung der Sarkomere führt. Die Muskelkontraktion Die Muskelkontraktion findet bei jeder Bewegung im Körper statt. Unter der Muskelkontraktion versteht man das aktive Anspannen oder Zusammenziehen des Muskels. Für diese mechanische Arbeit ist Energie notwendig, welche aus der Spaltung von ATP erhalten wird. 1. Ruhezustand: Muskel im Ruhezustand - Aktin ist von Tropomyosin und Troponin umschlungen - Myosin Bindestelle ist verdeckt - Myosinköpfchen: hat ATP gebunden, befindet sich in 90* Winkel zum Aktin 2. Aktivierung: - durch Nervensignal - Calciumionen werden ausgeschüttet - Enzymaktivität von Myosin wird aktiviert - Myosin (ATPase) kann ATP in ADP+Phosphat-Rest umwandeln -> bei Umwandlung wird Energie frei - Calciumionen binden an Troponin => Struckturänderung, gibt Bindestelle für Myosin frei Der Ablauf der Muskelkontraktion 3. Querbrückenbildung und Kontraktion: - Myosin kann an Aktin binden -> Myosin gibt ADP und Phosphatrest ab - Myosin (Myosinköpfchen) bindet Aktin -> zieht es in die Mitte => dadurch spannt sich der Muskel an 4. Rückkehr in Ausgangszustand (= Ruhezustand): - Neues ATP lagert sich am Myosinkopf an -> Myosinfilamente und Aktinfilamente lösen sich wieder - Calciumkonzentration sinkt Nervensignal Querbrückenzyklus 90° ATP Muskelkontraktion Ablauf 1. Ruhezustand 2. 4. ATPase Ca²+ ATP 45° 3. ADP + P P₁ ADP Die drei Muskellzellen Arten der Muskelzellen Die Skelettmuskulatur Die Skelett Muskeln werden auch quergestreifte Muskeln genannt. Ihre Zellen sind langegestreckt, zylinderförmig und mehrkernig, da bei ihrer Entstehung mehrere Zellen miteinander verschmelzen. Da sie einen hohen Energie Verbrauch haben, liegen in ihnen viele Mitochondrien. Die in ihnen liegenden Muskelfasern bestehen aus mehreren Muskelfibrillen. Diese sind parallel zueinander angeordnet. Die Mikrofibrillen setzen sich aus Sakomeren zusammen, welche wiederum aus Myosin und Aktin bestehen (von den unterschiedlichen Farben dieser Proteine kommen die Quer- Streifen). Mit den Knochen sind die Skelettmuskeln über Sehnen verbunden, weshalb die Skelettmuskeln unseren Körper bewegen können. Ihre Bewegung, also das Zusammenziehen, wird durch Nervenzellen gesteuert welche dann für die Muskelkontraktion sorgen. Außerdem erfolgt ihre Steuerung willkürlich, was bedeutet, dass sie bewusst gesteuert werden. Die Herzmuskulatur Die Herzmuskelzellen sind eine besondere Art der quergestreiften Zellen. Die Herzmuskelzellen bilden den Herzmuskel und besitzen nur einen Kern in ihren Zellen. Da ihr Energiebedarf noch höher ist, besitzen sie mehr Mitochondrien (als die Skelettmuskel) um diesen Energiebedarf zu decken. Außerdem sind die Herzmuskelzellen durch Glanzstreifen miteinander verbunden und bilden so ein Netzwerk mit Zell-Zell-Verbindungen. Die Herzmuskelzellen sorgen für einen gleichmäßigen Herzschlag und sorgen dafür, dass das Blut zu allen Zellen des Körpers gepumpt wird. Die Herzmuskulatur wird außerdem unwillkürlich, also unbewusst über das Nervensystem gesteuert. Die glatte Muskulatur Die glatten Muskelzellen besitzen keine Querstreifen. Ihre Form ähnelt einer Spindel und sie Stellen die kleinste Art der Muskelzellen da. Auch ihre Zellen besitzen (wie die der Herzmuskelzellen) nur einen Zellkern. Die glatten Muskelzellen sind außerdem geschichtet angeordnet. Die glatte Muskulatur ist eine unwillkürliche Muskulatur, was bedeutet, dass ihre Steuerung unbewusst stattfindet. Ihre Steuerung erfolgt über das vegetative Nervensystem. Die glatten Muskelzellen liegen hauptsächlich in den Wänden von Hohl- Organen, wie zum Beispiel den Blutgefäßen, der Lunge oder in der Blase Skelettmuskulatur: Lange, zylinderförmige, mehrkernige Zellen mit hohem Energiebedarf und Sakomeren welche mit den Knochenverbunden sind und willkürlich gesteuert werden. => Muskelgewebe der Skelettmuskeln, wichtig für Bewegungen Quergestreifte Muskeln Aufbau Herzmuskulatur: Einkernige Zellen welche mit Glanzstreifen verbunden sind und ein Netzwerk bilden, einen sehr hohen Energiebedarf haben und unwillkürlich gesteuert werden. => bilden Muskelschicht um den Darm Herzmuskulatur Aufbau 2DD Glatte Muskeln Aufbau Glatte Muskulatur: Kleine, spindelförmige, einkernige Zellen, welche unwillkürlich gesteuert werden. sorgen für unbewusste Bewegungen (z. B. Darm) =>