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Muskel/Muskelkontraktion

Muskel/Muskelkontraktion

 Muskeln und Muskelkontraktion 8.29.219
S.
Die drei Muskeltypen
Die Skelettmuskulatur
ermöglicht unzählige viele Körperbewegungen
• werden a

Muskel/Muskelkontraktion

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Johanna

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Muskel Aufbau, die drei Muskelarten, Muskelkontraktion, Muskelkater, Energiequellen im Muskel🌼

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Muskeln und Muskelkontraktion 8.29.219 S. Die drei Muskeltypen Die Skelettmuskulatur ermöglicht unzählige viele Körperbewegungen • werden auch quergestreifte Muskulatur genannt besteht aus Muskelfasern langgetreckte, Zylinderförmige Zellen enthalten mehrere Zellkerne • Sehr hoher Energiebedarf (→> viele Mitochondrien -> Energielieferanten) ermüden deshalb recht schnell • kann sehr schnell arbeiten • ihre Bewegungen, das Zusammenziehen, wird durch Nervenzellen gesteuert Muskelkontraktion • Steuerung verläuft willkürlich -> gezielte Steuerung. ● Die Herzmuskulatur sorgen dafür, dass Blut zu allen Zellen des Körpers gepumpt wird ähnelt im Aufbau der Skelettmuskulatur auch Querstreifen arbeitet jedoch langsamer und verbraucht weniger Energie arbeitet ausdauern ( wichtig! Herz: keine Pause) läuft unwillkürlich/unbewusst ab ● ● ● ● ● besitzen nur einen Zellkern Zellen bilden ein Netzwerk, indem die Zellen über Glanzstreifen miteinander verbunden sind —> dadurch restliche Herzmuskulatur folgt der Kontraktion Kontraktionen werden von bestimmten Muskelzelle des Herzens ausgelöst können sich von selbst kontrahieren Die glatte Muskulatur hält innere Organe in Bewegung kleine spindelförmige, einkernige Zellen • unter Mikroskop: keine Querstreifen arbeitet langsamer in inneren Organen nicht notwendig ● arbeiten energiesparend und ausdauern wird unwillkürlich übers vegetative Nervensystem gesteuert bei uns Menschen : Blutgefäßen, Lunge, Gebärmutter, Blase, Darm, Augen-Linse Quergestreifte Muskeln Aufbau Herzmuskulatur Aufbau ಮುನ Herzmuskulatur Aufbau ಮುನ Aufbau eines Skelettmuskels besteht aus Muskelfaserbündeln (mehre Muskelfasern, von Bindegewebe umgeben) ● die wiederum aus einzelnen Muskelfasern bestehen (Lang Gestreckte Zellen mit mehreren Zellkernen, umgeben von Sarkolemm) ..jede Muskelfaser enthält viele parallel angeordnete Myofibrillen (sind umhüllt vom sarkoplasmatischen Retikulum) Myofibrillen bestehen aus Bündeln parallel angeordneter Proteinfäden den Myofilamenten -> Man unterscheidet Myosin- und Actinfilamente Blutgefäße Nervenfasern Myofibrille Fibrille Aktin- filamant Muskelfasern -Sarkomer Myosin- filament Bindegewebe Muskelfaser-Bündel Muskelfaser. Myosin Hals Myosin - Schaft Aktin Feinbau der Muskelfibrille: Mysosinfilamente (dickere): Bündel...

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zahlreicher Myosinmoleküle, aus denen seitlich Köpfe herausragen ATP-Bindungsstelle Andere Bindungsstelle -3 Myosin - Köpfchen Muskelhaut/Faszie/Sarkolemn Epimysium Actin-Molekül Sehne Muskel Perimysium Endomysium Muskelfaserbündel 2 Troponin 3 Ca+Bindugsstelle. 4 Tropomyosin Myosin Myosinköpfchen Myosinmolekül Actinfilamente (dünne): jeweils zwei Ketten von Actinmolekülen, die umeinander gewickelt sind. Um diese Stränge winden sich Tropomyosinfäden, an denen in Abständen Troponinmoleküle angelagert sind ● ● Actin und Myosinfilamente sind in Fibrillen sehr regelmäßig angeordnet Streifenmuster ● Sarkomere: hintereinaderliegende im Aufbau gleiche Untereinheiten (kleinste Untereinheit) sie werden durch die Z-Scheiben abgegrenzt -> Bereich zwischen 2 Z-Scheiben viele hundert der Sakromere bilden eine Muskelfibrille • Actinfilamente sind mit einem Ende an Z-Scheibe angeheftet und erstrecken sich von dort in die Zwischenräume der Myosinfilamente, die sich in der Mitte des Sakromers befinden Bereiche wo nur Actinfilamente sind: I-Banden: im Lichtmikroskop hell übrigen Bereiche: A-Banden: im Lichtmikroskop dunkel V A B I-Bande Z-Scheibe Entspannung Muskelkontraktion Kontraktion Aktinfilament wwwwwww +++++ ++++++ Z-Scheibe t ww Aktinfilament A-Bande foodspring Sarkomer HH Myosinfilament Z-Scheibe Z-Scheibe I-Bande Myosinfilament = Sarkomer Муо- fibrille Z-Scheibe Actin- filament Myosin- filament Myosinköpfchen heften sich an das Aktin an und schieben das Element zur Mitte. Folge: Die Z-Scheiben nähern sich an, die Sarkomere werden zusammengezogen und somit der gesamte Muske Für die Kontraktion ist Energie in Form von ATP notwendig Die Muskelkontraktion 1. ● Muskel ist im Ruhezustand ● Ablauf 2. durch Nervensignal werden Calciumionen ausgeschüttet • Calciumionen breiten sich im Cytoplasma aus und binden an Troponin -> Strukturänderung -> Trioimyosin wird zur Seite geschoben Myosinbindestelle wird freigegeben 3. Aktin ist von Tropomyosin und Troponin umschlungen Myosin-Bindestelle ist verdeckt -> Köpfchen können nicht andocken. 4. Myosinköpfchen kann an freie Bindungsstelle des Actins binden • ist Kontakt hergestellt -> Köpfchen klappt zur Seite und verschiebt das ganze Actinfilament in Kontraktionsrichtung/ Richtung Sarkomermitte Sarkomere verkürzen sich Muskel spannt sich an • ATP. Molekül bindet sich an Myosinköpfchen -> Köpfchen löst sich vom Actin Gleitfilament-Theorie Filamente gleiten aneinander vorbei Sehr viele Köpfchen tun das 5. ATP wird in ADP + freie Phosphatgruppe gespalten —> Energie die dabei frei wird bringt Köpfchen wieder in energiereiche Ausgangsstellung zurück können erneut durch Spaltung vo ATP aktiviert werden wieder Bindung an Actin, wieder verschieben Aktinfaden Myosin neuer Zyklus Kontraktion endet mit zurück pumpen der Calcium Ionen →>Bindungsstelle wird wieder. verdeckt →→ Köpfchen kann nicht mehr binden →> Kontraktion beendet Der Myosinkopf hakt sich an den Aktinfaden ein Muskel zieht sich zusammen: der Myosinkopf zieht den Aktinfaden in Richtung der Mittellinie des Sarkomers Bild-Nr.: Bild-Nr.: 2 Bild-Nr.: 3 Bild-Nr.: 4 Bild-Nr.: 5 ATP dockt an den Myosinkopf an und sorgt dafür, dass er sich vom Aktinfaden löst. Der Kreislauf beginnt von vorn. Muskelkater Energiequellen und Muskelkater ● Hauptursache durch starke Belastungen entstehen feine Risse in den Muskelfasern • vor allem Z-Scheiben der Sakomere beschädigt das kann durch Bereitstellung von zu wenig ATP passieren Myosinköpfchen können sich nicht schnell genug von Actin-Filamenten lösen wenn nun Muskel durch Gegenspieler stark gedehnt wird Actinfilamente werden aus Verankerung gerissen durch Risse in der Muskelstruktur entstehen Entzündungen Muskelfaser schwillt an und wird dabei gedehnt Energiequellen im Muskel Beispiel: 400m Lauf - • Auch Muskeln beziehen Energie aus ATP ATP-Zerfall: • ATP - Vorrat im Muskel wird in den ersten 2 Sekunden aufgebraucht (sehr kleiner Vorrat) Kreatinphosphat-Zerfall: Kreatinphosphat überträgt seine Phosphatgruppe auf entstandenes ADP ● ADP KP • ATP-Regenerierung durch Kreatinphosphat während den nächsten 15. Sekunden Milchsäuregärung: ● Adenosin-Di-Phosphat ATP- Bereitstellung durch Milchsäuregärung für die nächsten 25 Sekunden sehr ineffektiv! nur wenig Energie (2ATP pro Glucose), Milchsäure muss später wieder unter Energieaufwand und sauerstoffverbrauch abgebaut werden Zellatmung: Sauerstoffaufnahme hat sich durch intensives Atmen und hohe pulssequenz vervielfach erhöht Auslaufen der Milchsäuregärung und für den Rest der Zeit Energiebereitstellung durch Zellatmung Energie- bereitstellung in % 100 50 ATP-Zerfall Milchsauregärung ca. 15 m ca. 2 sec Kreatinphosphat- Zerfall 100 m 15 sec MERKE: Muskeln können sich aktiv nur zusammenziehen nicht strecken. Deshalb braucht jeder Muskel einen Gegenspieler. Glukose Milchsäure- gärung 2 ATP 200 m 35 sec • Soll Leistung fortgesetzt werden, muss neues ATP auf anderem Wege herbei geschafft werden • ATP normalerweise durch Abbau energiereicher Nährstoffe (z.B Glucoss). Zell- atmung 38 ATP Zellatmung 400 m 80 sec Belastungsdauer • für Zellatmung wird Sauerstoff benötigt • obwohl Puls auf Hochtouren arbeitet, an Anfangsphase des Laufes noch nicht genügend Sauerstoff in Muskelzellen zu Verfügung -> Milchsäuregärung • Sobald Zellatmung deutlich mehr Energie erzeugt (38 pro Glucose)

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Um diese Stränge winden sich Tropomyosinfäden, an denen in Abständen Troponinmoleküle angelagert sind ● ● Actin und Myosinfilamente sind in Fibrillen sehr regelmäßig angeordnet Streifenmuster ● Sarkomere: hintereinaderliegende im Aufbau gleiche Untereinheiten (kleinste Untereinheit) sie werden durch die Z-Scheiben abgegrenzt -> Bereich zwischen 2 Z-Scheiben viele hundert der Sakromere bilden eine Muskelfibrille • Actinfilamente sind mit einem Ende an Z-Scheibe angeheftet und erstrecken sich von dort in die Zwischenräume der Myosinfilamente, die sich in der Mitte des Sakromers befinden Bereiche wo nur Actinfilamente sind: I-Banden: im Lichtmikroskop hell übrigen Bereiche: A-Banden: im Lichtmikroskop dunkel V A B I-Bande Z-Scheibe Entspannung Muskelkontraktion Kontraktion Aktinfilament wwwwwww +++++ ++++++ Z-Scheibe t ww Aktinfilament A-Bande foodspring Sarkomer HH Myosinfilament Z-Scheibe Z-Scheibe I-Bande Myosinfilament = Sarkomer Муо- fibrille Z-Scheibe Actin- filament Myosin- filament Myosinköpfchen heften sich an das Aktin an und schieben das Element zur Mitte. Folge: Die Z-Scheiben nähern sich an, die Sarkomere werden zusammengezogen und somit der gesamte Muske Für die Kontraktion ist Energie in Form von ATP notwendig Die Muskelkontraktion 1. ● Muskel ist im Ruhezustand ● Ablauf 2. durch Nervensignal werden Calciumionen ausgeschüttet • Calciumionen breiten sich im Cytoplasma aus und binden an Troponin -> Strukturänderung -> Trioimyosin wird zur Seite geschoben Myosinbindestelle wird freigegeben 3. Aktin ist von Tropomyosin und Troponin umschlungen Myosin-Bindestelle ist verdeckt -> Köpfchen können nicht andocken. 4. Myosinköpfchen kann an freie Bindungsstelle des Actins binden • ist Kontakt hergestellt -> Köpfchen klappt zur Seite und verschiebt das ganze Actinfilament in Kontraktionsrichtung/ Richtung Sarkomermitte Sarkomere verkürzen sich Muskel spannt sich an • ATP. Molekül bindet sich an Myosinköpfchen -> Köpfchen löst sich vom Actin Gleitfilament-Theorie Filamente gleiten aneinander vorbei Sehr viele Köpfchen tun das 5. 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Muskelkater Energiequellen und Muskelkater ● Hauptursache durch starke Belastungen entstehen feine Risse in den Muskelfasern • vor allem Z-Scheiben der Sakomere beschädigt das kann durch Bereitstellung von zu wenig ATP passieren Myosinköpfchen können sich nicht schnell genug von Actin-Filamenten lösen wenn nun Muskel durch Gegenspieler stark gedehnt wird Actinfilamente werden aus Verankerung gerissen durch Risse in der Muskelstruktur entstehen Entzündungen Muskelfaser schwillt an und wird dabei gedehnt Energiequellen im Muskel Beispiel: 400m Lauf - • Auch Muskeln beziehen Energie aus ATP ATP-Zerfall: • ATP - Vorrat im Muskel wird in den ersten 2 Sekunden aufgebraucht (sehr kleiner Vorrat) Kreatinphosphat-Zerfall: Kreatinphosphat überträgt seine Phosphatgruppe auf entstandenes ADP ● ADP KP • ATP-Regenerierung durch Kreatinphosphat während den nächsten 15. Sekunden Milchsäuregärung: ● Adenosin-Di-Phosphat ATP- Bereitstellung durch Milchsäuregärung für die nächsten 25 Sekunden sehr ineffektiv! nur wenig Energie (2ATP pro Glucose), Milchsäure muss später wieder unter Energieaufwand und sauerstoffverbrauch abgebaut werden Zellatmung: Sauerstoffaufnahme hat sich durch intensives Atmen und hohe pulssequenz vervielfach erhöht Auslaufen der Milchsäuregärung und für den Rest der Zeit Energiebereitstellung durch Zellatmung Energie- bereitstellung in % 100 50 ATP-Zerfall Milchsauregärung ca. 15 m ca. 2 sec Kreatinphosphat- Zerfall 100 m 15 sec MERKE: Muskeln können sich aktiv nur zusammenziehen nicht strecken. Deshalb braucht jeder Muskel einen Gegenspieler. Glukose Milchsäure- gärung 2 ATP 200 m 35 sec • Soll Leistung fortgesetzt werden, muss neues ATP auf anderem Wege herbei geschafft werden • ATP normalerweise durch Abbau energiereicher Nährstoffe (z.B Glucoss). Zell- atmung 38 ATP Zellatmung 400 m 80 sec Belastungsdauer • für Zellatmung wird Sauerstoff benötigt • obwohl Puls auf Hochtouren arbeitet, an Anfangsphase des Laufes noch nicht genügend Sauerstoff in Muskelzellen zu Verfügung -> Milchsäuregärung • Sobald Zellatmung deutlich mehr Energie erzeugt (38 pro Glucose)