Haben Sie sich jemals gefragt, was wirklich in Ihrem Körper passiert, wenn Sie sich bewegen, Sport treiben oder einfach nur atmen? Dieses Buch enthüllt die faszinierenden Geheimnisse der menschlichen Muskulatur, des Stoffwechsels und der Energieproduktion, die uns am Leben erhalten. Tauchen Sie ein in die Welt der Muskelzellen, erfahren Sie, wie verschiedene Muskeltypen – von den spindelförmigen bis zu den Schließmuskeln – unseren Körper formen und bewegen. Entdecken Sie, wie ATP, der universelle Energieträger, unsere Muskelkontraktionen antreibt und wie der Körper ihn durch komplexe Prozesse wie Glykolyse und den Zitratzyklus immer wieder neu generiert. Verstehen Sie den Unterschied zwischen aerober und anaerober Energiebereitstellung und wie diese sich auf Ihre sportliche Leistungsfähigkeit auswirken. Dieses Buch bietet nicht nur fundiertes Wissen über die Biologie des menschlichen Körpers, sondern gibt auch praktische Tipps, wie Sie durch gezieltes Training ein muskuläres Gleichgewicht erreichen und Ihre körperliche Fitness optimieren können. Ob Sportler, Gesundheitsinteressierter oder einfach nur neugieriger Mensch – hier finden Sie Antworten auf Ihre Fragen rund um Muskeln, Bewegung und einen gesunden Stoffwechsel. Erfahren Sie mehr über die Rolle von Glukose, die Bedeutung von Kreatinphosphat und die komplexen Wechselwirkungen zwischen Muskeln, Sauerstoff und Energie. Eine leicht verständliche Einführung in die Welt der menschlichen Biomechanik und Biochemie, die Ihnen helfen wird, Ihren Körper besser zu verstehen und Ihre Gesundheit aktiv zu gestalten. Lassen Sie sich von den erstaunlichen Fähigkeiten Ihres Körpers begeistern und entdecken Sie, wie Sie diese optimal nutzen können. Muskelaufbau, Stoffwechselanregung, sportliche Leistung und allgemeines Wohlbefinden – dieses Buch ist Ihr Schlüssel zu einem tieferen Verständnis Ihres Körpers.
Muskeln, Bewegung, Sport und Stoffwechsel
Einleitung
Alle lebenden Organismen, wie Pflanzen, Tiere und Mensch, benötigen Energie. Diese gewinnen sie durch die Aufnahme von Nährstoffen und deren Verarbeitung in verschiedenen Stoffwechselprozessen in den Zellen ihres Organismus.
Die Verteilung der Nährstoffe und des Sauerstoffes im ganzen Organismus sind daher wichtige Grundvoraussetzungen für einen funktionierenden Energiehaushalt und die Funktion der Muskeln.
Einzelthemen:
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Auswahlliteratur:
- Ingrid Walter : NATURA Biologie für Gymnasien Band 3 , Ernst Klett Verlag , Stuttgart (1995).
- Adolf Faller : Der Körper des Menschen , Georg Thieme Verlag , Stuttgart (1974).
- Bertelsmann Neues Lexikon in 10 Bänden , Band 6, S.491 f , Bertelsmann GmbH, Gütersloh (1996)
- InterComputer & MSPI GmbH: PC Mensch, (1991).
Muskeln (allgemein)
Im menschlichen Körper unterscheidet man den passiven Bewegungsapparat, der aus Knochen und Knochenverbindungen besteht, und den aktiven Bewegungsapparat. Der aktive Bewegungsapparat wird von der quergestreiften Muskulatur (Skelettmuskulatur) gebildet. Muskeln bestehen aus Muskelbündeln, die von fleischigem Bindegewebe umgeben sind.
Die Bauelemente eines Muskels sind einkernige, spindelförmige Muskelzellen (0,02 - 0,8 mm lang) und mehrkernige, mehrere cm lange Muskelfasern. Beide enthalten im Plasma kontraktile Myofibrillen.
“Rotes” Muskelfleisch ist fibrillenarm und erhält seine Farbe vom sauerstoffbindenden Myoglobin. “Weißes” Muskelfleisch ist besonders fibrillenreich. Je nach Feinstruktur der Fibrillen unterscheidet man glatte und quergestreifte Muskeln. Glatte Muskeln kontrahieren sich langsam und können die Kontraktion ohne erheblichen Energieverbrauch aufrechterhalten, während quergestreifte Muskeln sich schnell kontrahieren und schnell wieder erschlaffen.
Den Muskeln kommt die Aufgabe zu, Skeletteile zu bewegen oder in einer bestimmten Stellung zu halten. Das ist aber nicht die einzige Funktion der Muskulatur. Sehr wesentlich sind ihre Haltefunktion, Atmung, Schluck- bewegungen, Mienenspiel (Mimik) sowie ihre Kreislauffunktion. Außerdem schützen die Skelettmuskeln die inneren Organe.
Die Muskelmasse unseres Körpers besteht aus etwa 600 verschiedenen Muskeln. Ihr Gewicht beträgt ca.1 /3 des Körpergewichts.
Muskeltypen
- Muskeln lassen sich in verschiedene Hauptmuskelgruppen einteilen :
- Spindelförmiger Muskel
- Federförmiger Muskel
- Zweifederförmiger Muskel
- Mehrköpfige Muskeln
- Mehrbauchige Muskeln
- Schließmuskel (Sphynkter)
- lange Muskeln ( M. der Gliedmaßen)
- breite Muskeln (Rumpfmuskulatur)
- Muskeln des Rumpfes (breite Muskeln):
- Brustmuskeln
- Rückenmuskeln
- Bauchmuskeln
- Muskeln der oberen Extremitäten (Lange Muskeln) :
- Kapuzenmuskel (Schulter)
- Oberarmmuskulatur
- Unterarmmuskulatur
- Handmuskulatur
- Muskulatur der unteren Extremitäten (lange Muskeln) :
- Gesäßmuskel
- Oberschenkelmuskulatur
- Unterschenkelmuskulatur
- Fußmuskulatur
- Hals- und Kopfmuskeln (lange, breite, Schließmuskeln) :
- Kaumuskeln
- Gesichtsmuskeln
- Kopfnicker (muskel)
- Die Skelettmuskulatur läßt sich auch noch in zwei physiologische Gruppen unterteilen. Die sogenannten phasischen Muskeln neigen bei Passivität zur Abschwächung, während die tonischen Muskeln zur Verkürzung neigen.
Zur Gruppe der phasischen Muskeln zählen:
- Bauchmuskeln - innerer Oberschenkelstreckmuskel
- Gesäßmuskeln - oberer Rückenstrecker
Zur Gruppe der tonischen Muskeln gehören:
- Brustmuskulatur - Adduktoren der Hüfte
- Nackenmuskulatur - Wadenmuskulatur
- unterer Rückenstrecker - Unterarmbeuger
- Hüftbeuger
Beim Sport sollte man darauf achten, daß phasische Muskeln eher gekräftigt, und tonische Muskeln eher gedehnt werden, um ein muskuläres Gleichgewicht zu erreichen.
Sport und ATP
Bei sportlichen Leistungen, wie z.B. Langstreckenlauf, werden unsere Muskeln über längere Zeit stark belastet. Da sie ihre Energie aber aus dem ATP in den Zellen ziehen, und dieses nur in geringen Mengen vorhanden ist, muß unser Körper es schnell nachproduzieren. Dies tut er über drei nacheinanderfolgende Prozesse: ð In den ersten 25 Sekunden wird durch Kontraktion verbrauchtes ATP sofort mit Hilfe vom Kreatinphos- phat regeneriert.
Kreatinphosphat : Energiereiche Substanz, die in Muskelzellen vorliegt. Sie reagiert mit dem, durch Kontraktion freiwerdenden ADP zu ATP und Kreatin.
- Gleichzeitig aktivieren die, durch die Muskelkontraktion freiwerdenden, Calziumionen die Enzyme des
- Glycogenabbaus, welche fest in Muskeln und Leber gespeichert sind.
Nun müssen mehrere Transport- (Stoffwechsel-) Schritte durchzogen werden, bis das Glycogen im Muskel eine ausreichende Konzentration erreicht hat, um durch Gärungs- und Atmungsvorgänge die ATP Versorgung sichern zu können.
Am Anfang der sportlichen Betätigung muß eine erhöhte Sauerstoffzufuhr erst aufgebaut werden (s. Sauerstoffschuld) und deshalb wird in dieser Zeit die Glucose durch Brenztraubensäure (BTS) zu Milchsäure. Dieser Prozess ist in Bezug auf die ATP Gewinnung zwar nicht sehr effektiv, doch leistet er in den ersten Minuten den entscheidenden Teil der ATP Produktion.
Nach 60 - 90 Sekunden hat sich der Puls von 70 (Ruhepuls) auf 175 Schläge in der Minute (bpm) gesteigert und so die Sauerstoffaufnahme auf bis das 10 fache vergrößert und stellt so die benötigte O² Menge sicher.
die Muskelkontraktion
Ein Muskel ist in der Lage sich zusammenzuziehen und so einzelne Gliedmaßen zu bewegen. Diesen Vorgang nennt man Kontraktion.
Da der Muskel sich nur zusammen ziehen kann, braucht er einen Gegenspieler, der ihn wieder dehnt. Man bezeichnet ein solches Paar als Agonist (Beuger) und Antagonist (Strecker).
- Chemische Kontraktion: Eine Muskelfaser besteht aus mehreren Myofibrillsträngen ; in diesen
Myofibrillen findet die eigentliche Kontraktion statt. Hierdrin existieren zwei wesentliche Filamente: das Aktin und das Myosin. Sie sind die Auslöser der Kontraktion. Das Myosin hat jeweils ca. 500 Myosinköpfchen, die sich mit dem Aktin für kurze Zeit verbinden und die beiden Stoffe bis zu 10 nm ineinander verschieben können. Diese Reaktion kann aber nur stattfinden, wenn ein hoher Ca2 + Ausstoß, oder die Anlagerung von ATP an die ATP Bindungsstellen der Myosinköpfchen erfolgt.
Glucose
Glucose ist ein sehr energiereicher Stoff, der in den Zellen in Energie für den Organismus umgewandelt wird. Dies geschieht durch den Abbau der Glucose in energiearme Stoffe, wie Kohlenstoffdioxid und Wasser, und gleichzeitiger Bildung von ATP, dem Energieträger, der die eigentliche Muskelkontraktion in Gang setzt. Bei dem Abbauvorgang überträgt das ATP im ersten Schritt eine Phosphatgruppe an die Glucose, welche dann ein Wasserstoffatom an das entstehende ADP abgibt. Durch diese Reaktion “verwandelt” sich die Glucose in Glucose 6 - Phosphat, die nun ein weiteres mal phosphorisiert wird und sich in 2 C3 Moleküle des Stoffes Glycerin 3 -Phosphat spaltet. Diese beiden Teilchen übertragen nun jeweils ein Wasserstoffatom an ein NAD+ Molekül.Durch diese Redoxreaktion entsteht PEP (Phosphoenolbrenztraubensäure). Diese Reaktion ist so heftig, daß die freiwerdende Energie genutzt werden kann,um aus energiearmen ADP und Phosphat ATP zu gewinnen. (s. Schema von Glykolyse und Tricarbonsäure - Zyklus)
aerobe / anaerobe Energie
Jede Zelle benötigt ständig Energie für:
- den Aufbau zelleigener Substanzen (z.B. Myofibrillenin Muskelzellen)
- die Aufrechterhaltung der Zellfunktionen (z.B. Muskelkontraktion, Schweißbildung)
Diese Energie wird in der Zelle durch schrittweise Oxidation der Nährstoffe
- Glucose (Zucker)
- Fette (Fettsäuren)
- Proteine (Aminosäuren)
gewonnen. Dabei entstehen aus den energiereichen Nährstoffen energiearme Verbindungen wie Harnstoff, CO2 und H2O.
- Der weitaus größte Teil der Energie wird unter Verbrauch von Sauerstoff (O ), d.h. auf aerobem Wege nach der Glycolyse in den Mitochondrien der Zelle, bereitgestellt. Faßt man die Vielzahl der aeroben Energiegewinnung ablaufenden Reaktionen zusammen, so wird letztlich der Wasserstoff der Nährstoffe auf den Sauerstoff übertragen und es entstehen Wasser und Energie.
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
- Ein Teil der in dem “ Hauptenergielieferant ” Glucose enthaltenen Energie kann unter bestimmten Be- dingungen auch ohne Sauerstoffverbrauch, d.h. auf anaeroben Wege freigesetzt werden. Bei dieser anaeroben Oxidation wird der Wasserstoff auf andere Wasserstoffakzeptoren (NAD) und nicht auf Sauerstoff übertragen.
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Wissen Sie schon, daß.
- der Mensch im Laufe eines Tages ca. 3500 Schritte (d.h. ca. 3 km) macht ? Er geht demnach theoretisch alle 2,5 Jahre die Strecke München - Hamburg und zurück.
- die Muskelmasse unseres Körpers aus etwa 600 verschiedenen Muskeln besteht ? Ihr Gewicht beträgt ca.1 /3 des Körpergewichts.
- sich ungefähr 60 % der gesamten Muskelmasse in den unteren Extremitäten befinden ? Die Muskulatur des Rumpfes und der Kopfregion beträgt ca. 25 % , während sie in den oberen Extremitäten ca. 15 % be- trägt.
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
- der Biologe ENGELHARDT und seine Mitarbeiter schon 1939 feststellten, daß der Myosinkopf ATP Bindungsstellen aufweist ? ADP und Phosphat dagegen werden vom Myosinkopf nicht gebunden.
Häufig gestellte Fragen zu Muskeln, Bewegung, Sport und Stoffwechsel
Was ist die Einleitung des Textes?
Die Einleitung erklärt, dass alle lebenden Organismen Energie benötigen, die sie durch die Aufnahme und Verarbeitung von Nährstoffen in Stoffwechselprozessen gewinnen. Die Verteilung von Nährstoffen und Sauerstoff ist wichtig für den Energiehaushalt und die Muskelfunktion.
Welche Literatur wird in der Leseprobe zitiert?
Die Auswahlliteratur umfasst:
- Ingrid Walter : NATURA Biologie für Gymnasien Band 3 , Ernst Klett Verlag , Stuttgart (1995).
- Adolf Faller : Der Körper des Menschen , Georg Thieme Verlag , Stuttgart (1974).
- Bertelsmann Neues Lexikon in 10 Bänden , Band 6, S.491 f , Bertelsmann GmbH, Gütersloh (1996)
- InterComputer & MSPI GmbH: PC Mensch, (1991).
Was sind die Hauptbestandteile eines Muskels?
Muskeln bestehen aus Muskelbündeln, die von Bindegewebe umgeben sind. Die Bauelemente sind einkernige Muskelzellen und mehrkernige Muskelfasern, die kontraktile Myofibrillen enthalten.
Welche Muskeltypen werden unterschieden?
Es werden glatte und quergestreifte Muskeln unterschieden. Glatte Muskeln kontrahieren sich langsam und können die Kontraktion lange aufrechterhalten, während quergestreifte Muskeln sich schnell kontrahieren und erschlaffen.
Welche Aufgaben haben Muskeln im Körper?
Muskeln bewegen Skeletteile, halten den Körper in einer bestimmten Stellung, sind an der Atmung, Schluckbewegungen, Mimik und der Kreislauffunktion beteiligt. Sie schützen auch innere Organe.
Wie werden Muskeln typisiert?
Muskeln können nach ihrer Form (spindelförmig, federförmig, etc.), ihrer Lage (Rumpf, obere/untere Extremitäten, Hals/Kopf) und physiologischen Eigenschaften (phasisch oder tonisch) unterteilt werden.
Was ist ATP und welche Rolle spielt es beim Sport?
ATP (Adenosintriphosphat) ist die Energiequelle für Muskelkontraktionen. Beim Sport wird ATP schnell verbraucht und muss durch Kreatinphosphat, Glycogenabbau und Sauerstoffzufuhr regeneriert werden.
Was ist Kreatinphosphat?
Kreatinphosphat ist eine energiereiche Substanz in Muskelzellen, die verbrauchtes ATP schnell regeneriert.
Wie funktioniert die Muskelkontraktion?
Eine Muskelfaser besteht aus Myofibrillen mit Aktin- und Myosinfilamenten. Myosinköpfchen verbinden sich mit Aktin und verschieben die Filamente ineinander, was die Kontraktion bewirkt. Dieser Prozess erfordert Kalziumionen oder die Anlagerung von ATP.
Was ist Glucose und wie wird sie im Körper verwendet?
Glucose ist ein energiereicher Stoff, der in den Zellen zu Kohlenstoffdioxid und Wasser abgebaut wird, wobei ATP entsteht. ATP liefert die Energie für die Muskelkontraktion.
Was ist der Unterschied zwischen aerober und anaerober Energiegewinnung?
Aerobe Energiegewinnung erfordert Sauerstoff und findet in den Mitochondrien statt, wobei Wasserstoff auf Sauerstoff übertragen wird. Anaerobe Energiegewinnung erfolgt ohne Sauerstoff, wobei Wasserstoff auf andere Akzeptoren übertragen wird.
Was sind Beispiele für phasische und tonische Muskeln?
Phasische Muskeln (neigen zur Abschwächung): Bauchmuskeln, Gesäßmuskeln. Tonische Muskeln (neigen zur Verkürzung): Brustmuskulatur, Nackenmuskulatur.
Was sollte man beim Sport in Bezug auf phasische und tonische Muskeln beachten?
Phasische Muskeln sollten eher gekräftigt und tonische Muskeln eher gedehnt werden, um ein muskuläres Gleichgewicht zu erreichen.
Welche interessanten Fakten über Muskeln und Bewegung werden erwähnt?
Es werden folgende Fakten genannt:
- Der Mensch macht täglich ca. 3500 Schritte (3 km).
- Die Muskelmasse besteht aus ca. 600 Muskeln und macht ca. 1/3 des Körpergewichts aus.
- Ca. 60% der Muskelmasse befindet sich in den unteren Extremitäten.
- ENGELHARDT entdeckte 1939, dass der Myosinkopf ATP Bindungsstellen hat.
- Quote paper
- Stefan Paeth (Author), 2000, Muskeln und Stoffwechselprozesse, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/98503
