Muskelkontraktion

Unsere Skelettmuskeln werden durch motorische Nervenfasern aus dem Rückenmark oder von den Hirnnerven angesteuert. Ein über die Nervenbahnen weitergeleitete Aktionspotential wird an der sogenannten motorischen Endplatte – einer chemischen Synapse – auf den Muskel übertragen (siehe Kapitel Nervensystem). Die anschließende Übertragung dieses elektrischen Signals in eine mechanische Kontraktion wird als „elektromechanische Kopplung“ bezeichnet.

Die Besonderheit unseres Muskelgewebes ist die Fähigkeit Kraft aufzubauen und Körperteile zu bewegen. Zuständig dafür sind die kontraktilen Myofilamente Aktin und Myosin die gegeneinander verschoben werden können. Diese molekulare Interaktion dieser Filamente unterscheidet sich nur wenig bei den verschiedenen Muskeltypen.

Ablauf eines Kontraktionszyklus (Filamentgleittheorie)

Wird eine Muskelzelle durch einen Reiz stimuliert, breitet sich eine elektrische Erregung über der Plasmamembran der Muskelzelle (Sakrolemm) aus. Dies führt zu einem übereinandergleiten der beiden Myofilamente Aktin und Myosin und somit zu einer Verkürzung der Muskelzelle ohne dass sich die Filamente selbst verkürzen. Strukturelle Grundlage sind dabei die beweglichen Kopf- und Halsteile des Myosinfilaments. Sie bilden Querbrücken zu Aktin, sodass beide Filamente miteinander verzahnt sind. Ab einer bestimmten Calciumkonzentration binden diese Querbrücken in einem Winkel von ca. 90° an das Aktinfilament und knickt danach bis auf einen Winkel von ca. 50° ab. Dadurch werden die Aktinfilamente um ca. 10nm zwischen die Myosinfilamente gezogen. Danach lösen sich die Querbrücken wieder und nehmen erneut die 90° Stellung ein. Man nennt dies den Querbrückenzyklus.

Formen der Muskelkontraktion

Ein Muskel kann auf verschiedenste Arten kontrahieren. Die Kontraktionsart wird durch die Kombination aus Längen- und Kraftveränderung bestimmt. Man unterscheidet eine statische und eine dynamische Kontraktion. Unter dynamischen Kontraktionen wird eine Muskelverlängerung (sogenannte exzentrische Kontraktion) von einer Muskelverkürzung (konzentrische Muskelkontraktion) unterschieden.

Quellen

Behrends et al.: Duale Reihe Physiologie. 1. Auflage Thieme 2009, ISBN: 978-3-131-38411-9.

Rassow et al.: Duale Reihe Biochemie. 2. Auflage Thieme 2008, ISBN: 978-3-131-25352-1.

Abbildungen

AMBOSS GmbH

https://www.fitnesswarrior.de/wp-content/uploads/2015/09/kraftschlag-querbrueckenzyklus.jp g