Muskulatur des Menschen

Jan ist gerade mehrmals die Woche im Fitnessstudio, um Muskeln aufzubauen. Dass es so lange dauert, bis man etwas sieht, hätte er nicht gedacht. Jedes Mal nach dem Training hat er Muskelkater. Aber woher kommt der Muskelkater? [Musik]

Um das zu verstehen, müssen wir uns erst mal die Muskeln in unserem Körper anschauen. Für die meisten Prozesse in unserem Körper, wie zum Beispiel den Herzschlag oder den Nahrungs-Transport im Verdauungstrakt, sind Muskeln verantwortlich. Eigentlich immer, wenn ein Organ kontrahiert. Wir haben drei Muskeltypen: das sind die Skelettmuskulatur, die Herzmuskulatur und die glatte Muskulatur.

Die Skelettmuskulatur ist für viele Bewegungen wie Laufen oder Klavierspielen verantwortlich. Für manche unwillkürliche Bewegungen ist sie ebenso verantwortlich, wie zum Beispiel das Atmen. Die Herzmuskulatur ist dafür verantwortlich, dass unser Herz schlägt, und die glatte Muskulatur ist für die Kontraktion von Hohlorganen zuständig, sowie der Darm, die Harnblase oder Arterien. Sie wird vom autonomen, unwillkürlichen Nervensystem gesteuert.

Schauen wir uns die Skelettmuskulatur mal genauer an. Sie wird wegen ihres Aussehens unter dem Mikroskop auch quergestreifte Muskulatur genannt. Sie ermöglicht die meisten Bewegungen unseres Körpers. Aber wie ist sie aufgebaut? Fangen wir mal beim Bizeps an. Das ist ein Muskel in unserem Oberarm. Der Muskel besteht aus Muskelfaserbündeln. Diese Muskelfaserbündel setzen sich wiederum aus einzelnen Muskelfasern zusammen. Die Muskelfasern haben viele Zellkerne. Muskelfasern enthalten mehrere Muskelfibrillen, das endoplasmatische Retikulum, das die Muskelfibrillen umgibt, und das T-System. Die einzelnen Muskelfibrillen bestehen dann aus dicken Myosin-Filamenten und dünnen Aktin-Filamenten. Diese Myosin- und Aktin-Filamente müssen wir uns genauer anschauen. Sie sind nämlich für die Muskelkontraktion zuständig.

Ein Myosinfilament setzt sich aus kleinen Myosin-Molekülen zusammen. Jedes Molekül besteht aus zwei schweren Polypeptidketten. Aus beiden Seiten des Filaments ragen die Myosin-Köpfe heraus. Jedes Aktin-Filament ist aus zwei aneinander gebundenen perlenschnurartig aufgebauten Ketten aufgebaut. Die Ketten bestehen aus kugeligen Aktin-Molekülen. Zwei Troponin-Moleküle laufen an dem Aktin-Filament entlang. Die Aktin-Filamente sind außerdem mit mehreren kugeligen Troponin-Molekülen besetzt. Troponin bindet an Aktin. Troponin und Calcium.

Bei der Muskelkontraktion schieben sich die Aktin- und Myosin-Filamente ineinander. Wie das genau funktioniert, schauen wir uns jetzt an. Wie wir schon erwähnt haben, besteht eine Muskelfaser aus mehreren Muskelfibrillen. Die Muskelfibrillen werden innerhalb der Muskelfaser vom endoplasmatischen Retikulum und dem T-System umgeben. Sobald eine Muskelfaser von einem Nerv gereizt wird, breitet sich diese Erregung über das T-System aus. Daraufhin werden Calciumionen aus dem endoplasmatischen Retikulum freigesetzt. Calcium gelangt an das Troponin und wird von ihnen gebunden. Durch die Anlagerung von Calcium ändern die Troponin-Moleküle ihre Form, und die Lage der Tropomyosin-Moleküle ändert sich. Jetzt kann Myosin an das Aktin binden. Der Myosinkopf findet ATP und Phosphat wird freigesetzt. Der Myosinkopf knickt ab. Durch das Abknicken werden die Filamente aneinander vorbeigezogen. Der Muskel kontrahiert, wodurch ADP freigesetzt wird. Durch die Bindung von ATP an den Myosinkopf löst er sich von dem Aktin-Filament. Der Myosinkopf kehrt in seine Ausgangsposition zurück und der Muskel ist entspannt. Der Energielieferant für die Muskelarbeit ist ATP.

So, das war ganz schön viel. Wir wollten noch eine Sache klären, und zwar woher der Muskelkater von Jan kommt. Und zwar entstehen beim Training ganz kleine Risse in den Muskeln, genauer gesagt in den Muskelfibrillen. Diese Risse sind aber normal und hängen von der Intensität des Trainings ab. Das ist nichts Gefährliches. So einen Muskelkater kennt ihr bestimmt auch. Da wäre diese letzte Frage jetzt auch geklärt.

Haben wir alles noch mal schnell zusammen. In unserem Körper gibt es drei Arten von Muskulatur: die Herzmuskulatur, die glatte Muskulatur und die Skelettmuskulatur. Die Skelettmuskulatur besteht aus Muskelfaserbündeln, die aus einzelnen Muskelfasern bestehen. Eine einzelne Muskelfaser besteht aus mehreren Muskelfibrillen. Muskelfibrillen bestehen aus Aktin- und Myosin-Filamenten. Wenn ein Reiz an der Muskelfaser ankommt, wird Calcium aus dem endoplasmatischen Retikulum freigesetzt. Die Myosinköpfe binden an die Aktin-Filamente. Der Muskel kontrahiert. Wenn nicht mehr genug Calcium vorhanden ist, lösen sich die Myosinköpfe wieder von den Aktin-Filamenten und der Muskel entspannt. Der Energielieferant für die Muskelarbeit ist ATP.

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