Die zytoplasmatische Flüssigkeit innerhalb der Muskelzellen wird größtenteils von Myofibrillen eingenommen, die die kontraktile Komponente darstellen.
Jede Muskelfaser besteht aus etwa 1000 Myofibrillen, die vom sarkoplasmatischen Retikulum umgeben sind; Myofibrillen erstrecken sich über die gesamte Länge der Faser und sind in langen Längsbündeln organisiert.
Jede Myofibrille hat eine Dicke zwischen 0,5 und 2 µm bei einer Länge im Bereich von 10 bis 100 Mikrometer (1 Mikrometer = 1/1000 mm).
Myofibrillen sind erwartungsgemäß vom sarkoplasmatischen Retikulum umgeben, einem komplexen System von Vesikel und Tubuli, aus dem das sarkotubuläre System entsteht. Der Zweck dieser Struktur besteht darin, das für die Kontraktion notwendige Kalzium anzusammeln.
Wenn wir uns mehr und mehr ins Mikroskopische bewegen, entdecken wir, dass Myofibrillen selbst aus parallelen Myofilamenten bestehen, die von zwei Arten sind: dick und dünn. Ein charakteristischer Streifen entlang der Hauptachse der Myofibrille ist auch aufgrund des regelmäßigen Wechsels von hellen und dunklen Streifen zu beobachten.
- Die dunklen Bänder werden Bänder oder Scheiben genannt A
- Die Lichtbänder werden I-Bänder genannt
- Jedes I-Band ist durch eine Z-Linie in zwei Teile geteilt
- Jedes Band A ist durch einen Streifen, genannt H, in seinem Mittelteil in zwei Teile geteilt.
Die Strecke der Myofibrille zwischen zwei benachbarten Z-Linien
(1/2 Band I + Band A + 1/2 Band I)
nimmt den Namen SARCOMERO . an
Das Sarkomer ist die strukturelle und funktionelle Einheit der Myofibrille, also der kleinsten kontrahierbaren Einheit des Muskels.
Innerhalb der einzelnen Myofibrillen folgen die verschiedenen Sarkomere wie zu einem hohen Zylinderstapel aufeinander, im Muskel sind die Fasern zudem parallel angeordnet, so dass die jeweiligen Sarkomere ausgerichtet sind, also neben einer Z-Linie einer Myofibrille gibt es immer eine Z-Linie der benachbarten Myofibrille, diese Symmetrie bedeutet, dass die gesamte Muskelfaser als Ganzes quergestreift erscheint.
Myofilamente
Unter dem Elektronenmikroskop betrachtet, scheint jedes Sarkomer aus einem Bündel von Filamenten gebildet zu sein, die in Längsrichtung und parallel zueinander angeordnet sind. Die Bestandteile dieser Myofilamente sind zwei Proteine, Aktin und Myosin genannt.
Im Zentrum jedes Sarkomers befinden sich etwa tausend dicke Filamente, die aus Myosin bestehen. An ihren Enden leiten diese Proteinmoleküle Beziehungen zu dünnen Filamenten ab, die aus "einem anderen Protein", Aktin, bestehen.
In einer Skelettmuskelfaserzelle sind diese kontraktilen Elemente (dicke und dünne Filamente) im Register angeordnet und teilweise ineinander verschränkt (überlagert).
- Das Bündel dicker (myosinischer) Filamente befindet sich im Zentrum des Sarkomers und bildet das Band A;
- Das Bündel dünner Filamente aus Aktin befindet sich an den Polen des Sarkomers und bildet die beiden Halbbänder I, die bis zu den Z-Scheiben reichen.
Diese komplexe Struktur ist die Grundlage der Muskelkontraktion, die durch das Gleiten dünner Filamente über dicke ermöglicht wird.
Während der Kontraktion verkürzt sich das Sarkomer durch die Annäherung der beiden Z-Filamente:
während die Länge der Filamente und des A-Bandes unverändert bleibt, kommt es zu einer Verringerung des I-Bandes und des H-Bandes.
Die Verallgemeinerung des Phänomens bestimmt die Verkürzung der Myofibrillen, Muskelfasern, Faszikel und des gesamten Muskels. Interessant ist, dass sich jedes Sarkomer im Ruhezustand um maximal 50% seiner Länge verkürzen kann.
Während der Muskelkontraktion werden die Actomyosin-Brücken kontinuierlich gebildet und aufgelöst, solange eine ausreichende Menge an Calciumionen und ATP zur Verfügung steht; wir werden diesen Aspekt im nächsten Artikel besser ansprechen.
DIE VON EINER MUSKELFASER ENTWICKELTE SPANNUNG IST „DIREKT PROPORTIONAL ZUR ANZAHL DER KREUZBRÜCKEN, DIE ZWISCHEN DICKEN UND DÜNNEN FÄHMEN BILDEN.
Folglich entwickelt ein zu gedehnter oder zu kontrahierter Muskel weniger Kraft als ein Muskel, der sich aus einem optimalen Dehnungsgrad zusammenzieht.
Länge-Spannungs-Beziehung bei der Muskelkontraktion. Das Bild stellt die von einem Muskel erzeugte Spannung anhand seiner Länge vor Beginn der Übung / Muskelkontraktion dar. Wir richten unser Augenmerk auf die aktive Kraftkurve (Muskelkontraktion), wobei die rote für die Gesamtkraft und die blaue weggelassen werden 1. relativ zur passiven Kraft (aufgrund nicht kontraktiler Komponenten des Sarkomers - Connectin / Titin); insbesondere, wenn wir dem Verlauf der Kurve bezüglich der aktiven Kraft folgen, stellen wir fest, dass:
- A) es gibt keine aktive Kraft, da kein Kontakt zwischen den Myosinköpfen und dem Aktin besteht
- Zwischen A) und B): durch die Zunahme der Aktinbindungsstellen für die Myosinköpfe steigt die Wirkkraft linear an
- Zwischen B) und C): die aktive Kraft erreicht ihre maximale Spitze und bleibt relativ stabil; Tatsächlich sind in dieser Phase alle Köpfe des Myosins an das Aktin gebunden
- Zwischen C) und D): Die Wirkkraft beginnt abzunehmen, da die Überlappung der Aktinketten die verfügbaren Bindungsstellen für die Myosinköpfe reduziert
- E): Sobald das Myosin mit der Z-Scheibe kollidiert, gibt es keine aktive Kraft, da alle Myosinköpfe am Aktin befestigt sind; außerdem wird das Myosin auf den Z-Scheiben komprimiert und wirkt als Feder, die der Kontraktion mit einer Kraft proportional zu . entgegenwirkt der Grad der Kompression (also der Muskelverkürzung)
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