Inhalt
Wir besitzen drei verschiedene Muskeltypen, darunter Skelettmuskulatur, glatte Muskulatur und Herzmuskel. Alle Muskeln bestehen jedoch aus Fasern, die sich durch einen ähnlichen Mechanismus zusammenziehen: das Gleiten dünner Aktinfilamente auf dicke Myosinfilamente.
Eigenschaften
Die Muskelfaser ist eine einzelne Zelle, die ein Bündel Myofibrillen enthält. Diese bestehen aus dicken und dünnen Filamenten, die die Sarkomere bilden. Feine Filamente bestehen aus einem Protein namens Actin, das von einem anderen Protein namens Tropomyosin umgeben ist, während dicke Filamente vom Myosinprotein gebildet werden.
Kontraktion
In einer ruhenden Muskelfaser überlappen dünne und dicke Filamente nur teilweise über jedem Sarkom, wobei das Zentrum des Sarkoms nur dicke Filamente enthält, während der äußere Teil nur feine Filamente enthält. Die Länge dieser Filamente ändert sich nicht. Eine Muskelkontraktion tritt auf, wenn die Filamente übereinander gleiten, wodurch die Anzahl der Überlappungen zwischen ihnen erhöht wird und das Sarkom verkürzt wird. Alle in der Muskelfaser enthaltenen Sarkome ziehen sich sofort zusammen und verkürzen die Faser insgesamt.
Molekularer Mechanismus
Das Gleiten der Filamente erfolgt durch den oberen Teil des Myosins (Kopfes), wobei die dicken Filamente dafür verantwortlich sind, die feinen Filamente entlang der Faser zu ziehen. Angetrieben durch Adenosintriphosphat (ATP) verbinden sich die Myosinköpfe mehrmals mit Actin, falten sich, trennen sich von Actin, kehren in ihren natürlichen Zustand zurück und heften sich wieder an. Wenn alle Myosinköpfe des dicken Filaments gefaltet sind, ziehen sie das Aktin in die gleiche Richtung, wodurch die Filamente übereinander gleiten.
Verordnung
Wenn eine Muskelfaser entspannt ist, bedeckt das Tropomyosin der feinen Filamente das Aktin und verhindert, dass sich der Myosinkopf bindet. Calciumionen sind für die Veränderung dieser Position von Tropomyosin verantwortlich, wodurch die Bindungsstellen für Actin freigelegt werden können, was zu einer Muskelkontraktion führt. Neuronen, die die Muskelkontraktion sowie die Entspannung steuern, arbeiten als Funktion der Konzentration von Calciumionen im Körper.
Typen
Verschiedene Muskelfasertypen wurden für bestimmte Funktionen angepasst. Schnell zuckende Muskelfasern werden für kurze, starke Kontraktionen verwendet, während langsam zuckende Fasern Kontraktionen für längere Zeit halten können. Die meisten Muskeln enthalten eine Kombination aus schnell und langsam zuckenden Fasern. Einige Tiere haben Muskelfasern, die sich viel schneller zusammenziehen können als die schnell zuckenden Fasern des Menschen. Zum Beispiel wird das Klappern einer Klapperschlange von superschnellen Muskelfasern kontrolliert. Muskelfasern können auch in oxidative und glykolytische Fasern eingeteilt werden. Oxidative Fasern erhalten Energie (ATP) durch aerobe Atmung, während glykolytische Fasern von der Glykolyse abhängen. Indem Sie Hühnchen essen, können Sie diese beiden Arten leicht unterscheiden. Der dunkle Teil des Fleisches besteht aus oxidativen Fasern, während das weiße Fleisch aus glykolytischen Fasern besteht.