Die vorliegende Arbeit gibt einen kurzen Überblick zu grundlegenden Aspekten der menschlichen Muskulatur. Behandelt werden dabei neben den möglichen Kontraktionen besondere Zustände der Muskeln, sowie im Detail das Herzmuskelgewebe sowie die Rumpfmuskulatur.
MUSKELN
Die Zellen des Muskelgewebes können elektrisch und chemisch erregt werden, und spielen eine wichtige Rolle im Wärmehaushalt des Organismus. Der allgemeine Aufbau der Muskelzellen ist gleich wie der, der übrigen Zellen im Körper.
Eine Besonderheit sind jedoch die in den Muskelzellen befindlichen Eiweißstrukturen (Myofibrillen), die sich bei einer Erregung zusammenziehen oder kontrahieren. Die
Myofibrillen sind aus kurzen Eiweißfäden (Myofilamente) zusammengesetzt. Man unterscheidet dünne Aktinfilamente und dicke Myosinfilamente.
Der Auslöser eines Zusammenziehens ist eine Nervenerregung , die durch den Überträgerstoff Acetylcholin, an der motorischen Endplatte auf den Muskel übertragen wird. Die Farbe des Muskels entsteht durch den im Zytoplasma gelösten Farbstoff Myoglobin. Nach Bau und Funktion unterscheidet man glattes und quergestreiftes Muskelgewebe.
GLATTES MUSKELGEWEBE:
- ist vorwiegend das der Eingeweide, und bildet den größten Teil der Wände der
Hohlorganen (Magen- Darm- Trakt, Gallenblase, Geschlechtsorgane, Blutgefäße). Es kommt in den tiefen Atemwegen, am Auge, an den Haaren und Drüsen vor. QUERGESTREIFTES MUSKELGEWEBE:
Dieses wird in Skelett - und Herzmuskelgewebe unterteilt.
a.)Sekelettmuskelgewebe:
Es ist das am stärksten ausgebildete Organ des Menschen, und zum größten Teil handelt es sich um die Muskulatur des aktiven Bewegungsapparates, die von den Nerven des willkürlichen Nervensystems versorgt wird. Im Skelettmuskel sind Muskelfasern und Bindegewebe funktionell eng miteinander verbunden, und setzen sich aus einzelnen Faserbündeln zusammen. Die Muskelzellen sind durch Bindegewebsfasern (Retikulinfasern) untereinander und mit ihrer Umgebung verbunden.
Am Skelettmuskel unterscheidet man den Muskelbauch und die dünnen Sehnen, die die Muskelzüge auf das Skelett übertragen. Die rumpfnahen (proximale) Anheftungsstellen bezeichnet man als Ursprung, die Rumpffernen (distale) als Ansatz. Am Ursprung ist oft ein Muskelkopf, der in einen Muskelbauch übergeht. Hat ein Muskel mehrere Ursprünge, spricht man von zwei -, drei- oder vierköpfigen Muskeln, die sich in einem gemeinsamen Muskelbauch vereinigen und in einer gemeinsamen Sehne enden. Zwei -oder mehrbäuchige Muskeln haben zwar nur einen Kopf , jedoch eine oder mehrere Zwischensehnen.
Ein -, zwei -oder mehrgelenkige Muskeln ziehen über ein oder mehrere Gelenke hinweg. Muskeln die bei einer Bewegung zusammenarbeiten, nennt man Synergisten (Mitspieler), und jene die in die andere Richtung arbeiten nennt man Antagonisten (Gegenspieler). Man unterscheidet nach dem Verhalten der Muskelfasern zur Sehne verschiedene Muskelformen:
a.) parallelfaseriger Muskel: Der Gesamtquerschnitt der Muskelfasern ist klein, und daher ist der Hubraum eher gering.
b.) einfach gefiederter Muskel: Er besitzt einen hohen physiologischen Querschnitt, und somit eine große Muskelkraft. Aufgrund seiner kurzen Muskelfaser hat auch er eine geringe Hubhöhe.
c.) doppeltgefiederter Muskel: Die Muskelfasern entspringen von einer gabelförmigen Ursprungssehne, und der physiologische Querschnitt ist noch höher als beim einfach gefiederten Muskel.
Die Myofibrillen sind parallel zueinander in der Längsachse einer Muskelzelle angeordnet und durch querlaufende Trennwände (Z- Scheiben) in viele lange Einheiten (Sarkomere) gegliedert. Bei einer Verkürzung des Muskels gleiten dünne und dicke Filamente aneinander vorbei, und dabei verkürzt sich jedes einzelne Sarkomer, aber die einzelnen Filamente behalten ihre Länge.
Die Aktinfilamente sind an den Z- Scheiben verankert und die Myosinfilamente ragen in der Mitte des Sarkomers an beiden Seiten in die Aktinfilamente hinein. Die Myosinfilamente bestehen aus einem Schwanzteil und einem Kopfteil (Myosinköpfchen). Innerhalb eines Muskels liegen zwischen 40 und 500 Muskelspindeln (Rezeptororgane), die ihrerseits wieder dehnungsempfindliche Rezeptoren enthalten. Diese registrieren Längenänderungen des Muskels und melden sie über bestimmte Nervenfasern dem Rückenmark. Am Muskel- Sehnen- Übergang befinden sich Sehnenrezeptoren (Golgi- Sehnenorgane), die den Muskel vor zu großer Spannung schützen.
T- System (transversales System): Die Zellmembranen der Muskelfasern stülpen sich tief in das Innere der Zelle ein und bilden so transversale Tubuli, die die Myofibrillen wie Schläuche umgeben. Diese gewährleisten eine schnelle Ausbreitung der Aktionspotentiale bis tief in die Muskelfasern.
L- System (longitudinales System): Zwischen den transversalen Tubuli sind in Längsrichtung zu den Myofibrillen die sogenannte longitudinalen Tubuli angeordnet, die das Reservoir für Calcium - Ionen sind. Die Anwesenheit dieser Ca - Ionen ist die Voraussetzung für eine Bindung der Myosinköpfchen an die Aktinfilamente, und somit für eine Muskelzuckung. Trifft ein Aktionspotential (Nervenerregung) ein, kommt es zu einer schnellen Freisetzung der Ca - Ionen, die wiederum eine elektromagnetische Kopplung auslösen.
Die Energiequelle für die Muskelkontraktion (Muskelverkürzung) ist das ATP
(Adenosintriphosphat), das Myosin an Aktin bindet. Die Energie entsteht durch die Spaltung ATP‘ s in ADP und Phosphat am Myosinköpfchen. Bei hoher Arbeitsleistung wird der ATPVerbrauch durch sauerstoffunabhängigen Stoffwechsel gewährleistet, wodurch eine Milchsäure (Lactat) entsteht, die sich im Muskelgewebe ansammelt. Ermüdung des Muskels
Ohne ATP bleiben Aktin und Myolin miteinander verbunden und der Muskel wird starr (Totenstarre).
Die Dauer der Muskelzuckungen ist bei quergestreiften Skelettmuskeln sehr unterschiedlich. Man unterscheidet schnelle (phasische) Muskelfasern und langsame (tonische) Fasern. Aufgrund des Myoglobingehaltes (ein als Sauerstoffspeicher dienendes Protein) werden die phasischen Muskeln als “weiße Muskeln“ (wenig Myoglobin) und die Tonischen als “rote Muskeln“ (viel Myoglobin) bezeichnet.
ISOMETRISCHE KONTRAKTION:
Der Muskel wird angespannt ohne seine Länge zu verändern. (Halten des Gewichts beim Gewichtheben)
ISOTONISCHE KONTRAKTION:
Der Muskel verkürzt sich ohne seine Spannung zu verändern. (Hochstemmen des Gewichts beim Gewichtheben) Eine maximale Kraft der Muskeln kann nur dann entwickelt werden, wenn sie sich dabei nicht oder nur sehr gering verkürzen. Die Muskelarbeit ist für die Durchblutung des Muskels verantwortlich. Im Wachzustand befinden sich die Muskeln in einem aktiven Spannungszustand (Tonus), der durch den Reflextonus (stetiger Erregungsstrom) aufrechterhalten wird. Fehlt dieser Muskeltonus kommt es zu einer schlaffen Lähmung. Ist die Muskelspannung bei Unbeweglichkeit erhöht, spricht man von einer straffen oder spastischen Lähmung.
Besondere Zustände des Muskels:
1.) Muskelschwund (Atrophie) und Muskelzuwachs (Hypertrophie):
- Atrophie entsteht bei geringer Beanspruchung des Muskels oder bei Verletzungen der Nerven, die den Muskel versorgen.
- Hypertrophie entsteht bei starker Muskeltätigkeit z.B. durch Sport
2.) Muskelkater:
- ist ein, nach anstrengender und ungewohnter körperlicher Arbeit auftretender Muskelschmerz, der auf kleinste Verletzungen (Mikroläsionen) im Muskel zurückzuführen ist.
3.) Muskelkontraktur:
- ist eine reversible und längerdauernde Verkürzung eines Muskels, die nicht durch fortgeleitete
Aktionspoteniale zustande kommt, sondern eine Folge von einer Depolarisierung ist. irreversible Kontrakturen = Muskelstarre (Rigor)
4.) Leichenstarre(Rigor mortis):
- Sie tritt 4-10 Stunden nach Eintritt des Todes auf. Sie ist auf das Fehlen des Stoffwechselablaufes innerhalb der Muskelzelle zurückzuführen, und beginnt normalerweise bei der Kaumuskulatur.
Nach etwa 1-3 Tagen, sobald die Gewebsstrukturen zu zerfallen beginnen (Autolyse),verschwindet die Leichenstarre wieder.
b.) Herzmuskelgewebe:
Es unterscheidet sich von der Skelettmuskulatur in drei Punkten:
1.) Die Herzmuskulatur hat einen kleineren Querschnitt und die Kerne der Herzmuskelzellen liegen meist im Kern.
2.) Die Herzmuskelzellen sind alle netzförmig durch Glanzstreifen miteinander verknüpft
3.) Der Herzmuskel kann einen Teil seiner Zellen spontan ausbilden. Das vegetative Nervensystem kann die Tätigkeit der Herzmuskelzellen beeinflussen.
DIE RUMPFMUSKULATUR:
Die großen Muskelgruppen, die für die Bewegung des Rumpfes verantwortlich sind, wirken überwiegend auf die Wirbelsäule. Die Rumpfmuskeln sind in einzelne Segmente unterteilt, die ineinander verschmelzen und werden so zu größeren Muskeln. Man unterscheidet innerhalb der Rumpfmuskeln Brust-, Bauch-, Hals- und Rückenmuskulatur.
a.) Die Rückenmuskulatur:
- verläuft in zwei großen Muskelsträngen beidseits der Wirbelsäule vom Hals bis zum Becken. Rückenstrecker
b.) Die Brustwand:
Ihre Muskulatur ist dreischichtig. Man unterscheidet nach Verlauf und Lage der Muskeln innerhalb der Zwischenrippenräume äußere, innere und innerste Zwischenrippenmuskeln. Diese sind für die Bewegung des Brustkorbs beim Ein- und Ausatmen zuständig. Die Treppenmuskeln setzen die Zwischenrippenmuskeln kopfwärts fort, und sind für das ruhige Einatmen verantwortlich.
Der vordere Sägemuskel, der seinen Ansatz am Schultergürtel hat, ermöglicht die Hebung des Armes über die Waagrechte, und wirkt als Hilfsmuskel bei der Atmung mit.
c.) Die Bauchwand:
Diese Muskeln werden nach ihrer Lage in gerade (vordere), schräge seitliche) und tiefe Bauchmuskeln unterteilt. Die Schrägen liegen im Bereich der vorderen Bauchwand, und die tiefen Bauchmuskeln begrenzen mit der Lendenwirbelsäule die hintere Bauchwand.
Häufig gestellte Fragen
Was ist der grundlegende Aufbau von Muskelzellen?
Der allgemeine Aufbau der Muskelzellen ist ähnlich wie der anderer Zellen im Körper. Eine Besonderheit sind jedoch die Myofibrillen, Eiweißstrukturen, die sich bei Erregung zusammenziehen. Diese Myofibrillen bestehen aus Aktin- und Myosinfilamenten.
Wie funktioniert die Muskelkontraktion?
Eine Nervenerregung, vermittelt durch Acetylcholin an der motorischen Endplatte, löst eine Kontraktion aus. Calcium-Ionen spielen eine wichtige Rolle bei der Bindung der Myosinköpfchen an die Aktinfilamente. Die Energie für die Kontraktion liefert ATP.
Welche Arten von Muskelgewebe gibt es?
Man unterscheidet glattes und quergestreiftes Muskelgewebe. Das quergestreifte Muskelgewebe wird weiter in Skelett- und Herzmuskelgewebe unterteilt.
Wo findet man glattes Muskelgewebe?
Glattes Muskelgewebe findet sich vorwiegend in den Eingeweiden und bildet den Hauptteil der Wände von Hohlorganen wie Magen-Darm-Trakt, Gallenblase, Geschlechtsorgane und Blutgefäße. Es kommt auch in den tiefen Atemwegen, am Auge, an den Haaren und Drüsen vor.
Was ist Skelettmuskelgewebe?
Skelettmuskelgewebe bildet den größten Teil der Muskulatur des aktiven Bewegungsapparates und wird vom willkürlichen Nervensystem gesteuert. Es besteht aus Muskelfasern und Bindegewebe, die funktionell eng miteinander verbunden sind.
Was sind Ursprung und Ansatz eines Muskels?
Am Skelettmuskel unterscheidet man den Muskelbauch und die Sehnen, die die Muskelzüge auf das Skelett übertragen. Die rumpfnahen Anheftungsstellen werden als Ursprung, die rumpffernen als Ansatz bezeichnet.
Was sind Synergisten und Antagonisten?
Muskeln, die bei einer Bewegung zusammenarbeiten, nennt man Synergisten (Mitspieler), und jene, die in die entgegengesetzte Richtung arbeiten, nennt man Antagonisten (Gegenspieler).
Welche Muskelformen gibt es?
Man unterscheidet parallelfaserige, einfach gefiederte und doppelt gefiederte Muskeln, je nach Anordnung der Muskelfasern zur Sehne.
Was ist ein Sarkomer?
Die Myofibrillen sind durch Z-Scheiben in viele lange Einheiten (Sarkomere) gegliedert. Bei einer Muskelverkürzung gleiten dünne und dicke Filamente aneinander vorbei, wodurch sich die Sarkomere verkürzen.
Was sind Muskelspindeln und Golgi-Sehnenorgane?
Muskelspindeln sind Rezeptororgane innerhalb des Muskels, die Längenänderungen registrieren. Golgi-Sehnenorgane befinden sich am Muskel-Sehnen-Übergang und schützen den Muskel vor zu großer Spannung.
Was sind T-System und L-System in der Muskelzelle?
Das T-System (transversales System) besteht aus Einstülpungen der Zellmembran, die die Myofibrillen umgeben und eine schnelle Ausbreitung von Aktionspotentialen ermöglichen. Das L-System (longitudinales System) ist ein Reservoir für Calcium-Ionen, die für die Muskelkontraktion notwendig sind.
Was passiert bei einer Muskelermüdung?
Bei hoher Arbeitsleistung entsteht durch sauerstoffunabhängigen Stoffwechsel Milchsäure (Lactat), die sich im Muskelgewebe ansammelt. Ohne ATP bleiben Aktin und Myosin miteinander verbunden, was zur Totenstarre führen kann.
Was ist der Unterschied zwischen isometrischer und isotonischer Kontraktion?
Bei einer isometrischen Kontraktion wird der Muskel angespannt, ohne seine Länge zu verändern. Bei einer isotonischen Kontraktion verkürzt sich der Muskel, ohne seine Spannung zu verändern.
Was sind Muskelatrophie und Muskelhypertrophie?
Muskelatrophie ist Muskelschwund, der bei geringer Beanspruchung oder Nervenverletzungen entsteht. Muskelhypertrophie ist Muskelzuwachs, der bei starker Muskeltätigkeit (z.B. Sport) auftritt.
Was ist Muskelkater?
Muskelkater ist ein Muskelschmerz nach anstrengender körperlicher Arbeit, der auf kleinste Verletzungen (Mikroläsionen) im Muskel zurückzuführen ist.
Was ist eine Muskelkontraktur?
Eine Muskelkontraktur ist eine reversible, längerdauernde Verkürzung eines Muskels. Irreversible Kontrakturen führen zur Muskelstarre (Rigor).
Was ist Leichenstarre (Rigor mortis)?
Leichenstarre tritt 4-10 Stunden nach dem Tod ein und ist auf das Fehlen des Stoffwechselablaufes innerhalb der Muskelzelle zurückzuführen. Sie verschwindet nach etwa 1-3 Tagen, wenn die Gewebsstrukturen zu zerfallen beginnen (Autolyse).
Wie unterscheidet sich Herzmuskelgewebe von Skelettmuskulatur?
Herzmuskelzellen haben einen kleineren Querschnitt, die Kerne liegen meist im Kern, sie sind netzförmig durch Glanzstreifen miteinander verknüpft und können einen Teil ihrer Zellen spontan ausbilden.
Welche Muskeln gehören zur Rumpfmuskulatur?
Die Rumpfmuskulatur umfasst Brust-, Bauch-, Hals- und Rückenmuskulatur, die überwiegend auf die Wirbelsäule wirken.
Welche Funktion hat das Zwerchfell?
Das Zwerchfell ist der wichtigste Atmungsmuskel und trennt als Scheidewand den Brustraum vom Bauchraum.
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- Eveline Strobl (Author), 2000, Grundlagen des Muskelaufbaus. Arten und Funktionsweise von Muskeln, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/96801
