![Page 1: MUSKEL und MOTORIK - Goethe-Universität · 1) Einführung, Überblick, Muskeltypen 2) Elektromechanische Kopplung (Skelettmuskulatur) 3) Das Skelettmuskelsystem: Spinale Kontrolle](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040623/5d4c1fb388c993541b8b681b/html5/thumbnails/1.jpg)
MUSKELMUSKELundund
MOTORIKMOTORIK______________________________
PD Dr. B. GaesePD Dr. B. GaeseInst. Zellbiologie und NeurowissenschaftInst. Zellbiologie und Neurowissenschaft
Geb. A, Raum 110Geb. A, Raum 110
![Page 2: MUSKEL und MOTORIK - Goethe-Universität · 1) Einführung, Überblick, Muskeltypen 2) Elektromechanische Kopplung (Skelettmuskulatur) 3) Das Skelettmuskelsystem: Spinale Kontrolle](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040623/5d4c1fb388c993541b8b681b/html5/thumbnails/2.jpg)
1) Einführung, Überblick, Muskeltypen
2) Elektromechanische Kopplung (Skelettmuskulatur)
3) Das Skelettmuskelsystem: Spinale Kontrolle
________________________________________________Struktur der Vorlesung
4) Zentrale motorische Kontrolle
![Page 3: MUSKEL und MOTORIK - Goethe-Universität · 1) Einführung, Überblick, Muskeltypen 2) Elektromechanische Kopplung (Skelettmuskulatur) 3) Das Skelettmuskelsystem: Spinale Kontrolle](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040623/5d4c1fb388c993541b8b681b/html5/thumbnails/3.jpg)
________________________________________________Grundlage der Muskelbewegung
Actinfilament: Kontrolle der Bindungsstelle(Troponin C und Tropomyosin)
Muskelproteine:Actin: dünnes FilamentMyosin: dickes Filament
"kontraktiles Element"Sarkomer
Myosin: Kraftentfaltung
Tropomyosin
Actin
(Clauss/Clauss, 1. Aufl., 2007)
![Page 4: MUSKEL und MOTORIK - Goethe-Universität · 1) Einführung, Überblick, Muskeltypen 2) Elektromechanische Kopplung (Skelettmuskulatur) 3) Das Skelettmuskelsystem: Spinale Kontrolle](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040623/5d4c1fb388c993541b8b681b/html5/thumbnails/4.jpg)
________________________________________________Muskeltypen
- quergestreifte Muskulatur- Actin u. Myosin streng
geordnet (Sarkomer)- Muskelfaser: vielkernige
"Zelle", Fusion aus Myo-blasten
- Spezialform der quer-gestreiften Muskulatur
- Zellverband- Verbindung durch
Glanzstreifen
- Eingeweidemuskulatur- spindelförmige Zellen- glatt: Actin, Myosin sind
ungeordnet- Elektrische Verbindungen:
gap junctions
(Clauss/Clauss, 1. Aufl., 2007)
![Page 5: MUSKEL und MOTORIK - Goethe-Universität · 1) Einführung, Überblick, Muskeltypen 2) Elektromechanische Kopplung (Skelettmuskulatur) 3) Das Skelettmuskelsystem: Spinale Kontrolle](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040623/5d4c1fb388c993541b8b681b/html5/thumbnails/5.jpg)
Aufbau eines Skelettmuskels
- Muskel- Muskelfaser(quergestreift)
dazu:- α-Motoneuronmit motorischerEndplatte
________________________________________________Elektromechanische Kopplung
![Page 6: MUSKEL und MOTORIK - Goethe-Universität · 1) Einführung, Überblick, Muskeltypen 2) Elektromechanische Kopplung (Skelettmuskulatur) 3) Das Skelettmuskelsystem: Spinale Kontrolle](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040623/5d4c1fb388c993541b8b681b/html5/thumbnails/6.jpg)
________________________________________________Aufbau eines Skelettmuskels
- Muskelfaser (Dicke ca. 80 µm) besteht aus vielen- Myofibrillen (Dicke ca. 1 µm). In Längsrichtung enthält diese viele- Sarkomere (Länge ca. 2 µm)
(Clauss/Clauss, 1. Aufl., 2007)
![Page 7: MUSKEL und MOTORIK - Goethe-Universität · 1) Einführung, Überblick, Muskeltypen 2) Elektromechanische Kopplung (Skelettmuskulatur) 3) Das Skelettmuskelsystem: Spinale Kontrolle](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040623/5d4c1fb388c993541b8b681b/html5/thumbnails/7.jpg)
________________________________________________Aufbau eines SarkomersZ-Scheibe M-Linie I-Band A-Band Sarkomer
Z-Scheibe Actinfilament MyosinfilamentM-Linie Titinfilament
H-ZoneA-Band
EM-Bild
isotrop = hell
anisotrop =doppel-brechend,dunkel
Schema
(Wehner/Gehring, 24. Aufl., 2007)
Sarkomer
![Page 8: MUSKEL und MOTORIK - Goethe-Universität · 1) Einführung, Überblick, Muskeltypen 2) Elektromechanische Kopplung (Skelettmuskulatur) 3) Das Skelettmuskelsystem: Spinale Kontrolle](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040623/5d4c1fb388c993541b8b681b/html5/thumbnails/8.jpg)
________________________________________________Sarkolemm und Sarkoplasmat. Reticulum
Sarkolemm:- erregbare Zellmembran,
welche die Muskelfaserumgibt
T-Tubuli:Netzwerk vom Sarkolemmnach innen (transversal)
SarkoplasmatischesReticulum (SR):
geschlossener Raum (Ca++-Speicher) der die Myofibrillen umgibt
![Page 9: MUSKEL und MOTORIK - Goethe-Universität · 1) Einführung, Überblick, Muskeltypen 2) Elektromechanische Kopplung (Skelettmuskulatur) 3) Das Skelettmuskelsystem: Spinale Kontrolle](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040623/5d4c1fb388c993541b8b681b/html5/thumbnails/9.jpg)
________________________________________________Erregung des Sarkolemm
1) Ankommendes AP an motorischer Endplatte2) Ausschüttung von Acetylcholin3) EPSP durch nikotinischen ACh-Rezeptor4) AP (Natrium !) über das Sakolemm bis in die
T-Tubuli
Erregung:
![Page 10: MUSKEL und MOTORIK - Goethe-Universität · 1) Einführung, Überblick, Muskeltypen 2) Elektromechanische Kopplung (Skelettmuskulatur) 3) Das Skelettmuskelsystem: Spinale Kontrolle](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040623/5d4c1fb388c993541b8b681b/html5/thumbnails/10.jpg)
________________________________________________Sarkoplasmatisches Reticulum: Ca++
1) Akommendes AP im T-Tubulus
2) Aktivierung des Dihydropiridin-rezeptor (DHPR, spannungs-sensitiv)
3) Aktivierung des Ryanodinrezeptors(mechanischer Kontakt, Ca++-Kanal)
Ca++-Freisetzung: Sarkolemm
5) Wiederaufnahme von Ca++ -in das SR (ATP-Verbrauch!)
4) Ca++-Freisetzung aus dem SR -> Aktivierung von Actin/Myosin
(Clauss/Clauss, 1. Aufl., 2007)
![Page 11: MUSKEL und MOTORIK - Goethe-Universität · 1) Einführung, Überblick, Muskeltypen 2) Elektromechanische Kopplung (Skelettmuskulatur) 3) Das Skelettmuskelsystem: Spinale Kontrolle](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040623/5d4c1fb388c993541b8b681b/html5/thumbnails/11.jpg)
________________________________________________Muskelarbeit: Energie und Kontrolle
ATP-Verbrauch(1)
Elektro-mechanischeKopplung
(2)
(Wehner/Gehring, 24. Aufl., 2007)
![Page 12: MUSKEL und MOTORIK - Goethe-Universität · 1) Einführung, Überblick, Muskeltypen 2) Elektromechanische Kopplung (Skelettmuskulatur) 3) Das Skelettmuskelsystem: Spinale Kontrolle](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040623/5d4c1fb388c993541b8b681b/html5/thumbnails/12.jpg)
________________________________________________Ablauf des Querbrückenzyklus (1)
(Clauss/Clauss, 1. Aufl., 2007)
ATP-Verbrauch
![Page 13: MUSKEL und MOTORIK - Goethe-Universität · 1) Einführung, Überblick, Muskeltypen 2) Elektromechanische Kopplung (Skelettmuskulatur) 3) Das Skelettmuskelsystem: Spinale Kontrolle](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040623/5d4c1fb388c993541b8b681b/html5/thumbnails/13.jpg)
________________________________________________Kontrolle des Querbrückenzyklus (2)
Ca++-Kontrolle
(Clauss/Clauss, 1. Aufl., 2007)
![Page 14: MUSKEL und MOTORIK - Goethe-Universität · 1) Einführung, Überblick, Muskeltypen 2) Elektromechanische Kopplung (Skelettmuskulatur) 3) Das Skelettmuskelsystem: Spinale Kontrolle](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040623/5d4c1fb388c993541b8b681b/html5/thumbnails/14.jpg)
________________________________________________Kontrolle des Querbrückenzyklus (2)
(Schmidt/Lang, 30. Aufl., 2007)
Freisetzung von Ca++ aus SR durch neuronale Aktivierung
Wiederaufnahme von Ca++ in SR durch Kalziumpumpe (ATPase)
SR: SarkoplasmatischesReticulum
![Page 15: MUSKEL und MOTORIK - Goethe-Universität · 1) Einführung, Überblick, Muskeltypen 2) Elektromechanische Kopplung (Skelettmuskulatur) 3) Das Skelettmuskelsystem: Spinale Kontrolle](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040623/5d4c1fb388c993541b8b681b/html5/thumbnails/15.jpg)
________________________________________________Elektromechanische Kopplung: Zeitverlauf
(Schmidt/Lang, 30. Aufl., 2007)
![Page 16: MUSKEL und MOTORIK - Goethe-Universität · 1) Einführung, Überblick, Muskeltypen 2) Elektromechanische Kopplung (Skelettmuskulatur) 3) Das Skelettmuskelsystem: Spinale Kontrolle](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040623/5d4c1fb388c993541b8b681b/html5/thumbnails/16.jpg)
________________Gleitfilament-mechanismus
Muskelkontration durch den Gleitfilament-Mechanismus: bis zu 100 Querbrückenschlägepro Sekunde
![Page 17: MUSKEL und MOTORIK - Goethe-Universität · 1) Einführung, Überblick, Muskeltypen 2) Elektromechanische Kopplung (Skelettmuskulatur) 3) Das Skelettmuskelsystem: Spinale Kontrolle](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040623/5d4c1fb388c993541b8b681b/html5/thumbnails/17.jpg)
________________________________________________Von der Zuckung zur Kontraktion
Verlauf der freien Ca++-Konzentrationentspricht dem Kraftverlauf
![Page 18: MUSKEL und MOTORIK - Goethe-Universität · 1) Einführung, Überblick, Muskeltypen 2) Elektromechanische Kopplung (Skelettmuskulatur) 3) Das Skelettmuskelsystem: Spinale Kontrolle](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040623/5d4c1fb388c993541b8b681b/html5/thumbnails/18.jpg)
________________________________________________Kraft abhängig von Muskellänge
(Schmidt/Lang, 30. Aufl., 2007)
Kontraktionskraft ändert sich mit der Sarkomerlänge: Grad der Filamentüberlappung ist wichtig!
![Page 19: MUSKEL und MOTORIK - Goethe-Universität · 1) Einführung, Überblick, Muskeltypen 2) Elektromechanische Kopplung (Skelettmuskulatur) 3) Das Skelettmuskelsystem: Spinale Kontrolle](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040623/5d4c1fb388c993541b8b681b/html5/thumbnails/19.jpg)
________________________________________________Skelettmuskelsystem: Spinale Kontrolle
Messung der Muskeldehnung: Muskelspindeln als Propriozeptoren
-Teil der (seltenen) intrafusalen Muskelfasern- innerviert von Typ 1a sensorischen Fasern- Grundlage reflektorischer Bewegungskontrolle
![Page 20: MUSKEL und MOTORIK - Goethe-Universität · 1) Einführung, Überblick, Muskeltypen 2) Elektromechanische Kopplung (Skelettmuskulatur) 3) Das Skelettmuskelsystem: Spinale Kontrolle](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040623/5d4c1fb388c993541b8b681b/html5/thumbnails/20.jpg)
________________________________________________Spinale Kontrolle: Dehnungsreflex
Wie reagieren das (sensorische) 1a-Neuron und das α-Motoneuronauf das plötzliche Einwirken eines Gewichts?
Monosynaptischer Dehnungreflex ist ein Beispiel für eine "Eigenreflex"(z.B. Patellarsehnenreflex)
![Page 21: MUSKEL und MOTORIK - Goethe-Universität · 1) Einführung, Überblick, Muskeltypen 2) Elektromechanische Kopplung (Skelettmuskulatur) 3) Das Skelettmuskelsystem: Spinale Kontrolle](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040623/5d4c1fb388c993541b8b681b/html5/thumbnails/21.jpg)
![Page 22: MUSKEL und MOTORIK - Goethe-Universität · 1) Einführung, Überblick, Muskeltypen 2) Elektromechanische Kopplung (Skelettmuskulatur) 3) Das Skelettmuskelsystem: Spinale Kontrolle](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040623/5d4c1fb388c993541b8b681b/html5/thumbnails/22.jpg)
________________________________________________Zentrale Kontrolle: indirekt
![Page 23: MUSKEL und MOTORIK - Goethe-Universität · 1) Einführung, Überblick, Muskeltypen 2) Elektromechanische Kopplung (Skelettmuskulatur) 3) Das Skelettmuskelsystem: Spinale Kontrolle](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040623/5d4c1fb388c993541b8b681b/html5/thumbnails/23.jpg)
________________________________________________Zentrale Kontrolle: indirekt
![Page 24: MUSKEL und MOTORIK - Goethe-Universität · 1) Einführung, Überblick, Muskeltypen 2) Elektromechanische Kopplung (Skelettmuskulatur) 3) Das Skelettmuskelsystem: Spinale Kontrolle](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040623/5d4c1fb388c993541b8b681b/html5/thumbnails/24.jpg)
________________________________________________Zentrale Kontrolle: Willkürmotorik
- Der Motorkortex liegt auf dem Gyrus praecentralis- Motorkortex (Area 4, Area 6) enthält einen "motorischen Homunculus"- Ursprung der Pyramidenbahn
(Schmidt/Lang, 30. Aufl., 2007)
![Page 25: MUSKEL und MOTORIK - Goethe-Universität · 1) Einführung, Überblick, Muskeltypen 2) Elektromechanische Kopplung (Skelettmuskulatur) 3) Das Skelettmuskelsystem: Spinale Kontrolle](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040623/5d4c1fb388c993541b8b681b/html5/thumbnails/25.jpg)
________________________________________________Basalganglien: Initiation von Bewegungen
Substantia nigra: Dopaminerge Neurone(-> Parkinson-Krankheit)
![Page 26: MUSKEL und MOTORIK - Goethe-Universität · 1) Einführung, Überblick, Muskeltypen 2) Elektromechanische Kopplung (Skelettmuskulatur) 3) Das Skelettmuskelsystem: Spinale Kontrolle](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040623/5d4c1fb388c993541b8b681b/html5/thumbnails/26.jpg)
________________________________________________Basalganglien: Initiation von Bewegungen
- Initiation beabsichtigter Bewegungen
(Schmidt/Lang, 30. Aufl., 2007)
![Page 27: MUSKEL und MOTORIK - Goethe-Universität · 1) Einführung, Überblick, Muskeltypen 2) Elektromechanische Kopplung (Skelettmuskulatur) 3) Das Skelettmuskelsystem: Spinale Kontrolle](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040623/5d4c1fb388c993541b8b681b/html5/thumbnails/27.jpg)
Kleinhirn: Koordination, Kontrolle________________________________________________