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Hier finden Sie einleitendes Wissen über den Aufbau einer Muskelzelle und die Arbeitsweise während einer Kontraktion. Einen reich bebilderten Beitrag zum anatomischen Aufbau der Muskulatur finden Sie im Beitrag Aufbau der Muskulatur.

Ablauf einer Muskelkontraktion – vom Reiz zur Kontraktion

  • Vom Gehirn kommt über einen motorischen Nerv der Befehl „Muskel kontrahiere dich“.
  • Hier wird das elektrische Signal (das sogenannte Aktionspotential) des Nervs in ein chemisches Signal für die Muskelzelle umgewandelt. Diese Verbindungsstelle nennt sich motorische Endplatte.

 

Abb. 1: Schematische Darstellung der Erregungsübertragung vom Nerv zum Muskel.

Abb. 1: Schematische Darstellung der Erregungsübertragung vom Nerv zum Muskel.

  • Ausbreitung der Erregung längs der Muskelzellmembran (=Plasmalemm) und dem T-System (siehe Abb.3).
  • Übergreifen der Erregung auf das L-System (siehe Abb.3). Öffnen von Ca++ Kanälen.
  • Ca++ diffundiert aus dem L-System in das Zytoplasma der Muskelzelle und zu den Mikrofilamenten. Die Ca++ Konzentration in den Filamenten steigt um das 1000fache(!) an. Das Ca++ arbeitet hierbei als Bote in der Muskelzelle (= intrazellulärer Botenstoff) und ist zuständig für die Infoübertragung von der Zellmembran zu den Mikrofilamenten.

Erst durch die Freigabe von Ca++ in die Filamente des Muskels beginnt der Muskel, sich zu kontrahieren.

Arbeitsweise der Muskelzellen – Ablauf eines Kontraktionszyklus von Aktin/Myosin

Für eine erneute Anspannung muss wieder CA++ die Bindung zwischen Troponin und Aktin lösen (siehe Abb.6) und das Troponin vom Aktin wegziehen. Erst dann kann sich das Myosin erneut mit dem Aktin verbinden.

Solange ein Aktionspotential besteht und CA++ das Troponin vom Aktin wegzieht, solange arbeitet das Myosin unter Verbrauch von ATP.

Dieser Beitrag wurde zuletzt am 9. Jun 2018 @ 8:12 überarbeitet.

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ATP (Adenosintriphosphat) wurde 1929 von dem deutschen Biochemiker Karl Lohmann (1898-1978) entdeckt. ATP ist ein Energieträger; die Bindungen der drei Phosphate an das Adenosin sind sehr energiereiche chemische Bindungen.

Funktion des Adenosintriphosphats (ATP)

Bei der Abspaltung eines Phosphates entsteht Adenosindiphosphat (ADP), ein Phosphat und Energie. Diese freiwerdende Energie ist es, welche von unserem Körper verwertet wird.

Funktion des ATPs in unserer Muskulatur

In unserer Muskulatur heftet sich das ATP an das Myosin und macht es dadurch weich. Durch die Abspaltung eines Phosphats entsteht die Energie, um das Myosin damit neu zu spannen. Jetzt kann sich das Myosin erneut kontrahieren.

Unsere Muskeln haben einen ATP-Vorrat von ca. 6 mmol/kg. Dieser Vorrat reicht bei maximaler Belastung nur für ca. 2-3 Sekunden. Hier hilft das Kreatinphosphat für ca. 6-10 Sekunden aus. Danach wird der Energiebedarf über die Glykolyse uns schließlich über die Atmungskette (aerobe Energiegewinnung) gedeckt.

Das ADP und das Phosphat können jetzt im Körper allein durch die aerobe Energiegewinnung (also durch Verbrennung von Glukose mit Sauerstoff) wieder zu ATP regeneriert werden.

Eine Besonderheit sind hier Herz und Leber. Diese sind in der Lage, ATP aus Laktat zurückzugewinnen, welches bei der anaeroben Energiegewinnung anfällt. Auch dies geschieht unter Sauerstoff- und Energieverbrauch.

ATP als Regulator

In der Zelle herrscht ständig eine gleichbleibende ATP-Konzentration von ca. 6 mmol/kg Muskulatur.

Beim Absinken unter einen bestimmten Schwellenwert werden energieliefernde Reaktionen wie oben beschrieben aktiviert. Beim Übersteigen eines bestimmten Schwellenwertes wird die überschüssige Energie zur Bildung von Kreatinphosphat verwendet, sowie zum Aufbau von Glykogen als „Energiepolster“ in der Leber.

Diese Speicher sind jedoch limitiert; weiterer Energieüberschuss führt zur Speicherung von Fett!

Der tägliche Verbrauch und die Regeneration von ATP entsprechen in etwa dem Körpergewicht des Menschen. So verbraucht z. B. ein 80 kg schwerer Mann am Tag 40 kg an ATP, welches durch 40 kg neu gebildetes und regeneriertes ATP ersetzt wird.

Quellenangaben

Adenosintriphosphat Wikipedia

Dieser Beitrag wurde zuletzt am 10. Jun 2018 @ 9:02 überarbeitet.

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