zum Directory-modus

Bewegungsvorgänge

Muskelaufbau und Muskelkontraktion

Skelettmuskeln bestehen aus langen, dünnen Muskelfasern, die durch die Fusion vieler Zellen entstanden sind. Die Muskelzelle ist von einer elektrisch erregbaren Membran, dem Sarkolemm, umgeben und enthält viele Myofibrillen, die die Muskelfaser der Länge nach durchziehen. Diese Myofibrillen sind die kontraktilen Elemente des Muskels. Myofibrillen bestehen aus Sarcomer-Einheiten von je 2,5 µm Länge und sehen im Mikroskop gebändert oder gestreift aus. Eine Myofibrille von etwa 5 cm Länge enthält etwa 20.000 dieser Sarcomere, die wiederum aus einer im Mikroskop dunkel erscheinenden A-Bande, einer helleren I-Bande und einer begrenzenden Z-Scheibe aufgebaut sind.

Bei der Muskelkontraktion wirken zwei Arten von Proteinfilamenten zusammen: Die dicken Filamente mit einem Durchmesser von 15 nm (im Bild rechts gelb dargestellt) bestehen hauptsächlich aus dem Protein Myosin, die dünnen Filamente mit einem Durchmesser von 7 nm (im Bild rechts braun dargestellt) enthalten Actin, Tropomyosin und Troponin. Zwischen beiden Filamenten bestehen Querverbindungen über Domänen der Myosin-Moleküle. Actin und Myosin werden als kontraktile Proteine bezeichnet, ihr Anteil am Protein des quer gestreiften Muskels beträgt etwa 50 %. Die Z-Scheibe besteht aus α-Actinin, die H-Zone wird nur aus dicken Myosin-Filamenten gebildet.

Abb.1
Schematische Darstellung eines Sarcomers

Die Muskelkontraktion

Bei der Muskelkontraktion schrumpft die Myofibrille um etwa ein Drittel ihrer ursprünglichen Länge, dabei verkürzen sich die I-Banden, während die A-Banden unverändert bleiben. Diese Verkürzung kommt dadurch zustande, dass bei jeder Kontraktion die Actin-Filamente zwischen die Myosin-Filamente gezogen werden (Gleitfilament-Model). Dieser Vorgang wiederholt sich cyclisch und wird durch ATP-Hydrolyse angetrieben.

Abb.2
Muskelkontraktion
Seite 3 von 28