Muskelaufbau (Aktin,Myosin,Sarkomer,Filamentgleiten, Elektromechanische Kopplung)

Jede Muskelzelle kann einem minimalen Durchmesser von 10mM(mykrometer) auf 100mM auftrainiert werden.
Dadurch können Primärbündel auch von 100mM auf 1000mM anwachsen.
Massenzunahme durch Training geht also auf Hypertrophie zurück, nicht auf Teilung der Zellen.

Durchmesser der Muskelzellen größer-> Mehr Myofibrillen
Es gib eine fixe Anzahl an Muskelzellen, sie werden entweder länger (Wachstum Kind-Erwachsener) oder dicker (Training)

Als Hypertrophie bezeichnet man die Vergrößerung eines Gewebes oder Organs durch Zellvergrößerung bzw. Zunahme des Zellvolumens bei - im Gegensatz zur Hyperplasie(Zunahme Zellzahl) - gleichbleibender Zellzahl.

Myofibrillen sind die fadenförmige Organelle, die für die kontraktion zuständig sind.
Ihr Durchmesser liegt fix bei 1 mM(mykrometer), damit die Diffusionsstrecke für Ca2+ nicht zu lang wird.
Myofibrillen sind eine Aneinanderreihung von vielen Sarkomeren das heißt sie bestehen aus Aktin und Myosinfilamenten.

langgestreckte Proteinstrukturen

Jedes Aktinstäbchen besteht aus 2 Proteinketten, die umeinandergeschlungen sind. Um das Stäbchen windet sich ein Faden aus Tropomyosin, in den Kugelige Troponinproteine eingelassen sind. Aktin ist das unbewegliche Filament.
Es streckt in den Z-Scheiben. Diese bestehen auch aus Aktin.

Ein Myosinfilament besteht aus vielen einzelnen Myosinmolekülen. Die sind so zu einem Bündel zusammengefasst, das die Köpfe auf beiden Seiten rausstehen. Nur so können sie am Aktin andocken.

Im sarkomer sind Aktin und Myosin so angeordnet, das Myosin in der Mitte liegt und seine Köpfe in der Nähe eines Aktins sind.
In Ruhe (ohne AP) haben Aktin uns Myosin keine Berührungspunkte. Daher ist ein inaktiver Muskel leicht dehnbar (Agonist-Antagonist Zusammenspiel)
Die Strecke die gedehnt werden kann ist kurz, es geht aber leicht, ohne Kraftaufwand.

Durch Z-Scheibe werden Sarkomere Zusammengehalten, d.h eine Z-Scheibe gehört immer zu beiden Nachbarsarkomeren. Durch diese nahtlose Aneinanderreihung kontrahiert die gesammte Myofibrille und nicht jedes Sarkomer für sich.

Ein Sarkomer kann sich nur so weit zusammenschieben bis die Myosinfilamete an die Z-Scheiben stoßen. Rutscht ein Sarkomer so weit auseinander, dass Aktin und Myosin nicht mehr aneinander ansetzen können, ist keine Funktion mehr möglich (BG hilft den Muskel wieder zusamenzuziehen)

Jeder Myosinkopf ist beweglich. Er kann um 45°-50° abknicken. Darauf geht jede Bewegung zurück!!!
Außerdem hat der Kopf eine ATP-Bindungsstelle eine Enzymregion und eine Aktinbindungstelle.

Das AP kann in den flüssigkeitsgefüllten t-tubuli tief in das Zellinnere eintauchen. Dadurch kann das AP alle Myofibrilen gleichzeitig erreichen.Nur dann können alle Sarkomere gleichzeitig kontrahieren.

An den Triaden springt das AP vom t-System auf das l-System über, wo dann das Ca2+ ausströmen kann.

Nur wenn ein AP stattfindet, stömt Ca2+ aus und startet an den Sarkomeren die Kontraktion.

In Ruhe befindet sich Ca2+ in den l-Tubuli

Läuft ein AP ab, wird Ca2+ ins Zytoplasma abgegeben und kann einen Zyklus Filamentgleiten starten

Sofort nach dem AP wird Ca2+ in die l-Tubuli zurück gepumpt. Nur dann kann die Muskelzelle exakt auf jedes AP vom Motoneuron reagieren. (Aktiver Transport)

Durch Ca2+ wird die Aktin-Myosin-Bindlungstelle frei, die Proteine gehen ene feste Bindung ein. Für die Ca2+ Freisetzung ist ein AP nötig.
Am Myosinkopf ist jetzt die Enzymregion aktiv. Sie will mit dem Co-Enzym Mg 2+ ATP spalten. Fehlt Mg 2+ => Krämpfe

Durch die ATP-Spaltung wird ein Molekülteil rausgeschleudert und es wird Energie frei. Durch diese Energie knickt der Kopf ab. Damit die ATP-Bindungstelle frei wird, muss der Rest des Moleküls auch raus geschleudert werden. Dadurch knickt der Kopf noch etwas mehr ab

Aktin und Myosin sind noch fest verbunden. Damit sie sich lösen, muss ein frisches ATP gebunden werden. Totenstarre tritt ein, wenn nach dem Tod kein frisches ATP nachgeliefert wird. Die Muskulatur ist "steinhart"

Wurde ATP gebunden, löst sich Myosin und streckt sich. Es kann jetzt zwei Kugeln weiter erneut binden. Dazu muss aber auch ein neues AP abgelaufen sein.
Für eine spürbare Kontraktion sind viele Durchläufe dieses Mechanismus nötig, also auch vile APs. Nur 1 AP= Aufrechterhaltung Grundspannung

Alle 20s feuert ein Motoneuron, immer da, bis auf in Tiefschlafphasen

Es fehlt das extrazelluläre Ca2+, das an den Synapsen in die Zelle eindringt und für eine exakte Vesikelbewegung nötig ist.
Gestört ist also die neuromuküläre Übertragung. Tritt vor allem nach starkem schwitzen auf

Es fehlt das intrazelluläre Mg2+, das als Co-Enzym zur ATP-Spaltung nötig ist. ImMuskel arbeiten die Myosinköpfe gegeneinander => fühlbares Reißen im Muskel.
Gestört is das Filamentgleiten. Tritt auch in völliger Ruhe auf. Muskeln sind je nach Stoffwechsel unterschiedlich anfällig.