Gymnasium Neu Wulmstorf - Muskelkontraktion

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Der Mechanismus während der Kontraktion einer Myofibrille

Sarah Pantke & Anne-Sophie Kreiser

Animation:

http://www.blackwellpublishing.com/matthews/animate.html
Die Animation heißt Calcium release from sarcoplasmic reticulum.

Inhalt:

Muskelfaster

Muskelfaser: Membran, Myofibrille, Sarkoplasmatisches Retikulum, motorische Endplatte

Zu sehen ist eine Muskelfaser. Sie besteht aus zylindrischen Zellbestandteilen, den Myofibrillen, die vom Sarkoplasmatischen Retikulum umschlossen sind. (Sarkoplasmatisches Retikulum: pink; Myofibrille: grau)

Die motorische Endplatte ist eine Synapse, die sich an der Oberfläche der Muskelfaser befindet und Stoffe in diese eindringen lässt.

Die Leitung des Reizes in die Muskelfaser

Kommt ein Reiz in Form eines Aktionspotenzials an, so bewirkt er die Abgabe des Transmitters Acetylcholin (ACh) in den synaptischen Spalt.
Das Acetylcholin bewirkt die Durchlässigkeit der Membran für Natrium- und Kaliumionen.
Das Gemisch aus Natrium- und Kaliumionen bewirkt die Bildung eines Aktionspotenzials, des Endplattenpotenzials. Dieser Reiz wird auf das Sarkoplasmatische Retikulum übertragen und errreicht innerhalb kurzer Zeit jedes Sarkomer der Muskelfaser.
Durch kurzzeitig geöffnete Kanäle strömen Calciumionen aus dem Sarkoplasmatischen Retikulum in das Cytoplasma der Muskelfaser und somit auch in jede Myofibrille.

Die Leitung des Reizes in die Muskelfaser

Kontraktion des Muskels (Gleitfilamentmodell)

Gleitfilamentmodell

Myofibrille in einem Sarkomer

An dem Actin-Filament („dünnes Filament“) befindet sich die Bindungsstelle für das Myosin, welches aber von Tropomyosin und Troponin verschlossen ist.

Das ADP+P bewirkt, dass die Myosinköpfchen, die sich am Myosin-Filament („dickes Filament“) befinden, in ihrer Ausgangslage sind.

Myosin in Ausgangslage

Das durch die geöffneten Kanäle strömende Calcium, wird an das Troponin und das Tropomyosin gebunden.

Bewegung des Filaments

Durch die Bindung der Calciumionen verändert sich die Konformation des Troponins und des Tropomyosins. Die Myosin-Bindungsstellen werden freigegeben. Die Kontraktion des Muskels beginnt.

Das Myosinköpfchen bindet sich an das Actin, wenn kein ATP vorhanden ist. Nun bindet der Myosinkopf ein ATP-Molekül, das sich in dem Muskel befindet, an sich und löst sich vom Actin. Nun wird das ATP gespalten und die Konformation des Myosins verändert sich. Der Kopf richtet sich auf. Das Myosinköpfchen bindet sich nun wieder an das Actin. Das Phosphat, das durch die Hydrolyse des ATPs entsteht wird freigesetzt. Nun beginnt der Arbeitsschub, wobei der Myosinkopf in seine Ruhestellung abknickt und das Actin-Filament in Richtung Z-Scheibe (siehe Pfeil in der Abbildung) zieht. ADP wird freigesetzt und der Vorgang kann von neuem beginnen.

Entspannung

Wenn kein Calcium mehr in der Myofibrille ankommt, kann es sich nicht mehr an das Troponin binden. Dadurch bewegt sich das Tropomyosin wieder in seinen ursprünglichen Zustand und blockiert die Myosinbindungsstellen. Die Myosinköpfchen werden in den Ruhezustand gebracht, das Actin-Filament bewegt sich weg von der Z-Scheibe und kehrt in seinen Ruhezustand zurück.

Seite zuletzt geändert am 16.02.2009, 09:20 Uhr von Gebhard Kraft