Aufbau der Muskulatur
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Aufbau der Muskulatur
Als Muskulatur bezeichnet man ein Organsystem, das die Gesamtheit der Muskeln eines Lebewesens umfasst. Wird der Begriff im Zusammenhang mit anderen Körperteilen benutzt, wie z. B. bei den Bezeichnungen Bauchmuskulatur oder Rückenmuskulatur, so bezieht sich die Aussage auf die Muskelgruppen des jeweiligen Körperabschnitts und ihre Wechselwirkung.
Ein einzelner Muskel (lat. musculus) ist ein kontraktiles Organ, welches durch die Abfolge von Kontraktion und Erschlaffen innere und äußere Strukturen des Organismus bewegen kann. Diese Bewegung ist sowohl die Grundlage der aktiven Fortbewegung des Individuums und der Gestaltveränderung des Körpers als auch vieler innerer Körperfunktionen.
Eine grundlegende Differenzierung der Muskulatur bei Säugetieren einschließlich des Menschen erfolgt über ihre histologische Struktur und den Mechanismus der Kontraktion. Demnach unterscheidet man glatte Muskulatur und quergestreifte Muskulatur. Letztere lässt sich weiter in die Herzmuskulatur und die Skelettmuskulatur unterteilen. Weitere Unterscheidungsmöglichkeiten ergeben sich durch die Form, die Fasertypen und funktionelle Aspekte (s. u.).
Das einem Muskel zugrundeliegende Gewebe ist das Muskelgewebe, welches aus charakteristischen Muskelzellen besteht. Beim Skelettmuskel werden die Muskelzellen als Muskelfasern bezeichnet. Die Muskelmasse der Skelettmuskulatur macht im Durchschnitt 40% des Gewichtes eines Menschen aus. Die Muskelmasse besteht aus 20% Protein und 80% Wasser. So haben 10kg Muskelmasse, 2kg Protein. Diese kann durch körperliches Training deutlich gesteigert werden. Die Knochenmasse eines Menschen beträgt rund 4%.
Vergleich der Muskeltypen
| Glatte Muskulatur | Herzmuskulatur | Skelettmuskulatur | |
| Aufbau | |||
| motorische Endplatte | keine | keine | ja |
| Fasern | fusiform, kurz (<0,4 mm) | verzweigt | zylindrisch, lang (<15 cm) |
| Mitochondrien | wenige | viele | wenige bis viele (je nach Muskeltyp) |
| Zellkerne/Faser | 1 | 1 | viele |
| Sarkomere | keine | ja, max. Länge 2,6 µm | ja, max. Länge 3,7 µm |
| Synzytium | nein (Einzelzellen) | nein (aber funktionelles Synzytium) | ja |
| sarkopl. Retikulum | wenig entwickelt | mäßig entwickelt | stark entwickelt |
| ATPase | wenig | mittel | viel |
| Funktion | |||
| Schrittmacher | spontan aktiv (langsam) | ja(schnell) | nein(benötigt Nervenreiz) |
| Reizantwort | abgestuft | „Alles-oder-Nichts“ | „Alles-oder-Nichts“ |
| tetanisierbar | ja | nein | ja |
| Arbeitsbereich | Kraft/Längen-Kurve ist variabel | im Anstieg der Kraft/Längen-Kurve | am Maximum der Kraft/Längen-Kurve |
| Reizantwort |  |
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Histologie
Die Bezeichnung der zytologischen Strukturen der Muskelzellen unterliegt einer für die Muskulatur spezifischen Nomenklatur und unterscheidet sich deshalb teilweise von der anderer Zellen:
| Muskelzelle | andere Zellen des Organismus |
| Sarkoplasma | Zytoplasma |
| sarkoplasmatisches Retikulum | glattes endoplasmatisches Retikulum |
| Sarkosom | Mitochondrium |
| Sarkolemm(a) | Zellmembran |
- Skelettmuskeln sind die willkürlich steuerbaren Teile der Muskulatur und gewährleisten die Beweglichkeit des Tieres. Sie heißen auch gestreifte - bzw. quergestreifte Muskeln, da ihre Myofibrillen im Gegensatz zu den glatten Muskeln ganz regelmäßig angeordnet sind und dadurch ein erkennbares Ringmuster aus roten Myosinfilamenten und weißen Aktinfilamenten erzeugen. Sämtliche Skelettmuskeln werden der somatischen Muskulatur zugeordnet.
- Der Herzmuskel arbeitet ständig, kann nicht krampfen, hat ein eigenes Erregungsleitungssystem, kann spontan depolarisieren, enthält die kardiale Isoform des Troponin I und T. Er weist die Querstreifung von Skelettmuskeln auf, ist allerdings unwillkürlich in erster Linie über den Sinusknoten gesteuert und stellt somit eine eigene Muskelart dar.
- Die glatte Muskulatur ist nicht der bewussten Kontrolle unterw orfen, sondern vom vegetativen Nervensystem innerviert und gesteuert. Dazu zählt zum Beispiel die Muskulatur des Darms. Sämtliche glatte Muskeln werden der viszeralen Muskulatur zugeordnet.
Die gestreifte Muskulatur stammt von den Myotomen der Somiten der Leibeswand ab, die glatte aus dem Mesoderm der Splanchnopleura, sodass diese auch als Eingeweidemuskulatur bezeichnet wird. Im Bereich des Kopfdarms wird die viszerale Muskulatur von den Hirnnerven innerviert und ist quergestreift, während die restliche Eingeweidemuskulatur aus glatten Muskelfasern besteht.
Andere Kategorisierungsmöglichkeiten
Ein Muskel lässt sich auf verschiedene Weise einordnen, wobei diese Einteilung nicht direkt und eindeutig ist. Oft überschneiden sich die Eigenschaften. Je nach Blickwinkel werden sie durch ihre Zellstruktur, Form oder Funktion unterschieden. Weiterhin lassen sich Typen von Muskelfasern unterscheiden, die in einem Muskel vermischt vorkommen.
Anatomisch
- Ringmuskel
- Beispiele: Ziliarmuskel zur Verformung der Linse des Auges, Schließmuskeln um After, Mund, Auge, Blasenausgang und Magenausgang (Pylorus).
- Hohlmuskel
- Beispiele: Speiseröhre, Magen, Darm, Herz
- spindelförmige Muskeln
- Beispiele: Musculus soleus
- federförmige Muskeln
- mehrbäuchige Muskeln
- Beispiel: M. rectus abdominis.
- mehrköpfig
- Beispiele: M. biceps brachii, M. triceps brachii und M. quadriceps femoris.
Unterteilt wird auch in:
„Zytologisch“ (s. o.) und „Funktional“ (s. u.)
Einteilung der Muskelfasertypen
nach Enzymaktivität
- Typ I Fasern: SO (eng. slow oxidative fibers „langsame oxidative Fasern“)
- Typ II Fasern:
-
- Typ II A Fasern: FOG (eng. fast oxydativ glycolytic fibers „schnelle oxidative/glykolytische Fasern“)
- Typ II X Fasern: FG (eng. fast glycolytic fibers „schnelle glykolytische Fasern“) Man unterscheidet je nach Tierart verschiedene Typen (B oder C).
nach Kontraktionseigenschaft
Extrafusale Fasern (auch twitch fibers, Zuckungsfasern)(Arbeitsmuskulatur)
- ST-Faser (eng. slow twitch fibers „langsam zuckende Fasern“) sind sehr ausdauernd, entwickeln allerdings nicht hohe Kräfte. (entspricht SO)
- Intermediärtyp (entspricht FOG)
- FT-Faser (eng. fast twitch fibers „schnell zuckende Fasern“) dagegen können hohe Kräfte entwickeln, ermüden aber auch viel schneller. (entspricht FG)
- Tonusfaser kann nur eine langsame, wurmförmige Kontraktion ausüben. Kommt selten vor, z.B. in äußeren Augenmuskeln, Musculus tensor tympani und in Muskelspindeln
Intrafusale Fasern (Muskelspindeln) dienen als Dehnungsrezeptoren und zur Einstellung der Empfindlichkeit der Muskelspindeln
nach Farbe
- rote Muskeln (entspricht SO)
- weiße Muskeln (entspricht FG)
-
- Haben in vielen Tieren (nicht aber beim Menschen!) wegen des niedrigen Myoglobingehalts eine helle Farbe.
Das Verhältnis der Zusammensetzung der verschiedenen Typen ist weitestgehend genetisch bestimmt und ist durch ein gezieltes Ausdauer- beziehungsweise Krafttraining begrenzt veränderbar. Dieses verändert nicht das Verhältnis zwischen Typ-I- und Typ-II-Fasern, aber wohl das zwischen Typ-II-A und -II-X. Aus vielen II-X-Fasern werden II-A-Fasern gebildet (z.B. im Musculus trapezius bei Krafttraining Gehalt an II-A von 27% auf bis zu 44% aller Fasern).
Muskelkontraktion
Beschreibung
Die Kontraktion ist ein mechanischer Vorgang, der durch einen Nervenimpuls ausgelöst wird. Dabei schieben sich Eiweißmoleküle (Aktin und Myosin) ineinander. Titin hält die Myosinköpfe zwischen den Aktinfilamenten und wirkt wie eine Art Feder, indem Titin hift, die Myosinköpfe nach der Kontraktion, in die Ausgangsposition zurückzuführen. Dieses wird durch schnell aufeinanderfolgende Konformationsänderungen der chemischen Struktur möglich, wodurch die Fortsätze der Myosinfilamente – vergleichbar mit schnellen Ruderbewegungen – die Myosinfilamente in die Aktinfilamente hineinziehen. Hört der Nerv auf, den Muskel mit Impulsen zu versorgen, erschlafft der Muskel, man spricht dann von Muskelrelaxation.
Kontraktionsarten
Je nach Kraft- (Spannungs-) bzw. Längenänderung des Muskels lassen sich mehrere Arten der Kontraktion unterscheiden:
- isotonisch („gleichgespannt“): Der Muskel verkürzt sich ohne Kraftänderung.
- isometrisch („gleichen Maßes“): Die Kraft erhöht sich bei gleicher Länge des Muskels (haltend-statisch). Im physikalischen Sinne wird keine Arbeit geleistet, da der zurückgelegte Weg gleich null ist.
- auxotonisch („verschiedengespannt“): Sowohl Kraft als auch Länge ändern sich. Das ist der häufigste Kontraktionstyp.
Aus diesen elementaren Arten der Kontraktion lassen sich komplexere Kontraktionsformen zusammensetzen. Sie werden im alltäglichen Leben am häufigsten benutzt. Das sind z. B.
- die Unterstützungszuckung: erst isometrische, dann isotonische Kontraktion. Beispiel: Anheben eines Gewichtes vom Boden und anschließendes Anwinkeln des Unterarms.
- die Anschlagszuckung: erst isotonische, dann isometrische Kontraktion. Beispiel: Kaubewegung, Ohrfeige.
Hinsichtlich der resultierenden Längenänderung des Muskels und der Geschwindigkeit, mit der diese erfolgt, lassen sich Kontraktionen z. B. folgendermaßen charakterisieren:
-
isokinetisch („gleich schnell“): Der Widerstand wird mit einer gleich bleibenden Geschwindigkeit überwunden.
-
konzentrisch: der Muskel überwindet den Widerstand und wird dadurch kürzer (positiv-dynamisch, überwindend). Die intramuskuläre Spannung ändert sich, und die Muskeln verkürzen sich.
-
exzentrisch: ob gewollt oder nicht, der Widerstand ist größer als die Spannung im Muskel, dadurch wird der Muskel gedehnt (negativ, dynamisch, nachgebend). Es kommt zu Spannungsänderungen und Verlängerung/Dehnung der Muskeln.
Versionsgeschichte
Weitere Informationen
- Textquelle: Dieser Artikel basiert auf dem Artikel http://de.wikipedia.org/wiki/Muskulatur aus der freien Enzyklopädie Wikipedia und steht unter der GNU-Lizenz für freie Dokumentation . In der Versionsgeschichte des Artikels von Wikipedia ist eine Liste der Autoren verfügbar. Stand der Informationen: 08.10.2009."