Skelett und Muskulatur. Einführung. Das Skelett. Der Knochen. Basiswissen > Physiologie > Skelett und Muskulatur.

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1 Basiswissen > Physiologie > Skelett und Muskulatur Skelett und Muskulatur Skript PLUS Einführung Fühl die Finger, fühl die Zehn. [...] Fühlst du etwas hart wie Stein, das muss dann ein Knochen sein. So besang schon Graf Zahl aus der Sesamstraße unser Skelett und durch jeden zweiten Horrorfilm wissen wir: Skelette kommen an Halloween aus ihren Gräbern, um die Menschheit zu erschrecken. Doch außer Spuken haben diese knöchernen Zeitgenossen noch eine praktische Seite: sie stützen uns. Abb. 1: Ein klassisches Skelett aus der Geisterbahn Im Folgenden wollen wir uns einmal näher anschauen, wie unser Skelett aufgebaut ist, wie unsere Gelenke beschaffen sind und was unsere Muskeln mit Bewegung zu tun haben. Das Skelett Der menschliche Körper kennt ungefähr 206 Knochen. Sie treten in unterschiedlichen Größen, Formen und Beschaffenheiten auf und zusammen bilden sie das, was uns aufrecht hält, wenn die Last der Welt uns mal wieder zusammensacken lässt: Unser Skelett. Es besteht aber nicht nur aus Knochen, sondern auch aus weicherem Gewebe, dem Knorpel. Der Knochen Wer glaubt, dass Knochen gleich Knochen ist, liegt weit daneben. In unserem Körper haben wir die unterschiedlichsten Knochen, die für ihre Aufgaben speziell konstruiert sind. Jedoch lassen sich die meisten in Kategorien einteilen, welche wir uns einmal anschauen wollen. Jeder Knochen besteht prinzipiell aus zwei Erscheinungsformen der Knochensubstanz: der Kortikalis und der Spongiosa. 1 von 12

2 Die Kortikalis oder auch kompakte Knochensubstanz bildet die äußere Schicht des Knochen. Wie der Name verrät, handelt es sich hier um besonders kompaktes und hartes Gewebe. Die Spongiosa oder auch schwammige Knochensubstanz sitzt im inneren des Knochens. Sie besteht aus kleineren Knochenbälkchen, welche ein engmaschiges Netz bilden. Sie richten sich immer entlang der Belastungslinien des Knochen aus, dh. sie sind in der Lage den typischen Belastungen, denen der Knochen ausgesetzt ist, zu trotzen und trotzdem bleiben viele Hohlräume, welche Platz für das Knochenmark bieten und gleichzeitig den Knochen leichter machen. Die Knochensubstanz selbst besteht zu großen Teilen aus Kollagen, einem Strukturprotein, und Hydroxylapatit, einem Mineral, dass wir auch in unseren Zähnen finden können. Ebenfalls in die Substanz eingelagert sind Knochenzellen, die sogenannten Osteozysten. Sie sind vermutlich an der Regulation des Knochenaufbaus beteiligt. Knochen werden von der sogenannten Knochenhaut bedeckt. Das ist eine Schicht aus Bindegewebe, in der unter anderem auch Nerven und Blutgefäße verlaufen. Röhrenknochen Abb. 2: Schematischer Aufbau eines Röhrenknochens Der Röhrenknochen ist der Knochen, den wir aus Comics kennen. Man findet ihn in unseren Extremitäten, also den Armen und Beinen. Er besitzt die zwei typischen, breiten Enden, die Epiphysen. Dazwischen, in der Diaphyse, ist der Knochen hohl. Dort befindet sich das Knochenmark. Platte Knochen Als platte Knochen bezeichnet man dünne, flächenartige Knochen, wie z.b. unsere Schulterblätter. Ihre Aufgabe ist der Schutz der inneren Organe. Durch ihre große Fläche bieten sie genug Platz für den Ansatz von Skelettmuskeln. In unserem Kopf sitzen ganz besondere dieser platten Knochen. Ihre Innenhöhlen sind nicht mit Knochenmark, sondern mit der Nasenschleimhaut gefüllt. Man nennt sie deshalb auch luftgefüllte Knochen. 2 von 12

3 Abb. 3: Die Nase In ihr sitzt ein besonderer, platter Knochen Kurze Knochen Kurze Knochen findest du vor allem in deiner Hand und deinem Fuß. Sie sind klein und meistens quadratisch oder rund. Sie bilden deine Hand- und Fußwurzelknochen. Im Gegensatz zu den Röhrenknochen haben die kurzen Knochen keinen Knochenschaft. Auch kann ihre Anzahl von Mensch zu Mensch unterschiedlich sein. Sesambeine Ein Sesambein ist ein Knochen, der in eine Sehne eingelagert ist. Er sorgt für einen größeren Abstand zwischen der Sehne und einem Knochen. Er funktioniert ähnlich wie eine Umlenkrolle in einem Flaschenzug. Er macht es für die Sehne einfacher den Knochen zu bewegen. Das bekannteste Sesambein ist die Kniescheibe, aber es gibt auch Sesambeine in Händen und Füßen. Ein weiterer Vorteil eines Sesambeines ist, dass die Sehne in ihrem Verlauf über das Gelenk weniger abgenutzt wird. Abb. 4: Das Knie Darin sitzt das bekannteste Sesambein: die Kniescheibe. Unregelmäßige Knochen In diese Kategorie gehören alle Knochen, die man nicht in einer der oberen Kategorien einordnen kann. Solche Knochen sind z.b. die Wirbel oder der Unterkieferknochen. Sie sind alle höchst spezialisiert und besitzen Funktionen, die kein anderer Knochen besitzt. 3 von 12

4 Vielleicht kennst du den Begriff Glasknochen. Das ist eine erblich bedingte Krankheit, bei der der Betroffene ziemlich leicht Knochenbrüche erleidet. Die Ursache hierfür liegt im Kollagen der Knochensubstanz. Um genau zu sein ist in unserem Knochen Kollagen Typ 1 verbaut. Es besteht aus drei Kollagenketten, welche zu einer Spirale, einer sogenannten Helix, verdreht werden. Durch falsche Erbinformation wird anstatt eines Glycins, der kleinsten Aminosäure, eine größere Aminosäure eingebaut. Dadurch wird die Verdrehung zur Helix schwieriger und das ganze Kollagen instabiler. Durch diese Instabilität kommt es bei einem Betroffenen viel öfter dazu, dass das Kollagen und damit der ganze Knochen bricht. Das schlimme an dieser Krankheit ist jedoch, dass Kollagen Typ 1 nicht nur im Knochen vorkommt. Auch in anderen Bereichen wie der Haut, inneren Organen oder Gefäßen ist es enthalten. Dadurch hat die Krankheit oft auch andere Symptome wie Schwerhörigkeit oder Herzklappenfehlbildung. Abb. 5: Röntgenbild eines Fußes Wenn du dir schon einmal einen Knochen gebrochen hast, dann warst du höchst wahrscheinlich schon einmal im Krankenhaus und hast deinen Knochen geröngt bekommen. Dabei macht der Arzt ein Bild deiner Knochen und kann so genau sehen, wo der Knochen gebrochen ist. Aber wie genau funktioniert das? Röntgenstrahlen sind elektromagnetische Wellen, die in ihrer Wellenlänge irgendwo zwischen Gammastrahlen und ultraviolettem Licht liegen. Diese werden auf einen Röntgenfilm geschickt und schwärzen diesen. Wenn jetzt aber ein Körperteil im Weg ist, wird die Röntgenstrahlung abgeschwächt, da sie von unserem Körper absorbiert wird. Je nachdem wie stark das geschieht, wird der Röntgenfilm weniger geschwärzt. Hartes Gewebe, wie z.b. ein Knochen, absorbiert mehr von der Strahlung als weicheres Gewebe. Blutgefäße oder Organe sind auf den Röntgenbildern meistens kaum zu sehen. Wenn man sich diese näher anschauen möchte, wie z.b. bei einem Patienten, der an Nierensteinen leidet, wird ein spezielles Kontrastmittel gespritzt. Kontrastmittel bestehen aus Substanzen, die besser die Röntgenstrahlen absorbieren, wie z.b. Iodsalze. Das Knochenmark Jetzt haben wir schon ein wenig darüber gelesen, dass in unseren Knochen das Knochenmark steckt, doch noch nicht, was genau es ist und welche Aufgabe es übernimmt. Knochenmark lässt sich in drei Arten unterteilen: Das rote, gelbe und weiße Knochenmarkt. Das rote Knochenmark findet man hauptsächlich in den platten und kurzen Knochen. Seine primäre Aufgabe ist die Bildung von Blutzellen, wie den roten Blutkörperchen oder den Thrombozyten. Bei einem Säugling findet sich rotes Knochenmark noch in allen Knochen des Körpers. Mit zunehmendem Alter jedoch wird es nach und nach mit der zweiten Art von Knochenmark ausgetauscht, dem: 4 von 12

5 gelben Knochenmark, auch Fettmark genannt. Wie sein Name schon sagt besteht es zu großen Teilen aus fetthaltigen Zellen. Es hat die Fähigkeit verloren Blutzellen zu bilden. Wenn du jedoch viel Blut verlierst, dann kann es dazu kommen, dass es sich wieder zu rotem Knochenmark zurückbildet. In hohem Alter oder bei schweren Erkrankungen kann es dazu kommen, dass die Fetteinlagerungen im gelben Knochenmark durch Wasser ersetzt werden. So bildet sich das weiße Knochenmark. Es ist eine irreversibel geschädigte Version des Knochenmarks, dass nicht wieder zurück in rotes Knochenmark umgewandelt werden kann. Der Knorpel Abb. 6: Knorpelzonen, wie die Nase, dienen oft als Ort für Piercings Neben den steinharten Knochen spielt der Knorpel eine wichtige Rolle in unserem Skelett. Es macht nicht nur einen großen Teil unserer Nase oder den Ohren aus, sondern sitzt auch zwischen den Knochen und sorgt dafür, dass der Knochen sich nicht abnutzt. Außerdem übernimmt er in unserem Körper gelegentlich dekorative Aufgaben, indem man sich ein hübsches Nasenpiercing oder ein Ohrloch stechen lässt. Woraus besteht Knorpel aber eigentlich? Er besteht aus zwei Bereichen: den Knorpelkapsels und der Interzellularsubstanz Abb. 7: Aufbau einer Knorpelkapsel; Abb. 8: Knorpelkapseln in der Interzellularsubstanz Die Knorpelkapsel ist eine Lücke in der Interzellularsubstanz. Sie entsteht, wenn die Vorläufer der 5 von 12

6 Knorpelzellen, den Chondorzyten, sich voneinander entfernen. Dazu produzieren die Zellen alle wichtigen Substanzen, welche die Interzellularsubstanz ausmachen und stoßen diese aus. Dadurch wird der Abstand zwischen den Zellen immer größer. Nachdem alles notwendige produziert wurde, schrumpfen die Zellen und die charakteristischen Knorpelkapseln entstehen. Die Interzellularsubstanz enthält verschiedene Stoffe. Sie besteht zu großem Teil aus Wasser und zuckergebundenen Proteinen. Außerdem wird sie von vielen Kollagenfasern durchzogen, die das Gewebe elastisch und stabil machen. Je nach Funktion des Knorpels kann die genaue Zusammensetzung des Knorpels varriieren. So hat der Knorpel, der in unseren Gelenken vorkommt, im Vergleich weniger Zellen, als der Knorpel, aus dem unser Kehldeckel besteht. Dafür ist der Kehldeckel durch zusätzliche elastische Fasern in der Interzellularsubstanz elastischer. Mit steigendem Alter kann es dazu kommen, dass sich mehr und mehr Kalk in den Knorpel einlagert. Das macht den Knorpel unflexibler und kann zur Versteifung von Gelenken führen. Die Gelenke Also haben wir ein steinhartes Grundgerüst mit gelegentlichen, weichen Einlagerungen. Jetzt fehlt noch eine Sache: Wir müssen das Ganze noch irgendwie beweglich gestalten. Das machen wir in unserem Körper über die Gelenke. Gelenke sind der Dreh- und Angelpunkt unseres Skelettes. Sie bestehen meistens aus einem Gelenkkopf und einer Gelenkpfanne, die perfekt ineinander passen. Dazwischen liegt oft der Knorpel, um Abreibungen des Knochens zu vermeiden. Damit wir uns auch überall hinbewegen können, gibt es auch hier wieder die unterschiedlichsten Gelenkarten: Das Kugelgelenk Das Kugelgelenk heißt so, weil der Gelenkkopf die Form einer Kugel hat. Die Gelenkpfanne umschließt diese Kugel je nach Gelenk meistens nur bis zur Hälfte der Kugel. Das Kugelgelenk lässt sich in alle Raumrichtungen rotieren. Ein typisches Kugelgelenk in unserem Körper ist z.b. das Schultergelenk. Auch das Hüftgelenk ist ein Kugelgelenk. Jetzt wunderst du dich vielleicht: Das Hüftgelenk ist doch bei weitem nicht so beweglich, wie das Schultergelenk. Das liegt daran, dass die Gelenkpfanne des Hüftgelenks mehr als die Hälfte des Gelenkkopfes umschließt. Dadurch ist das Gelenk nicht so drehbar, wie sein Verwandter in unserer Schulter. Das Eigelenk Das Eigelenk ähnelt dem Kugelgelenk sehr. Der Gelenkkopf hat die Form eines Eis und die Gelenkpfanne liegt auch hier, wie eine schützende Hand, darum. Das Eigelenk ist nicht ganz so beweglich wie das Kugelgelenk. Ihm fehlt die Drehung um die eiförmige Seite. Das Gelenk zwischen dem obersten Halswirbel und unserem Schädel ist z.b. ein solches Eigelenk. Eulen sind besonders dafür bekannt ihren Kopf fast komplett drehen zu können. Eine Eule schafft mit ihrem Kopf eine Drehung von bis zu 270. Dagegen kommen wir Menschen nicht an. Wir schaffen ja kaum die 180. Woran aber liegt es, dass Eulen ihren Kopf soweit drehen können? Es liegt in diesem Falle nicht, wie man 6 von 12

7 vielleicht denken mag, am Gelenk. Auch die Eule besitzt ein Eigelenk an ihrem Kopf. Die Besonderheit liegt in den Halswirbeln. Jedes Säugetier, wozu auch wir Menschen zählen, besitzt 7 Halswirbel, die Eule jedoch hat 14 davon. Das ermöglicht ihr den großen Drehradius. Abb. 9: Eine Eule Das Gelenk zwischen Wirbelsäule und Schädel ist ein Eigelenk. Das mag jetzt zuerst ein wenig unfair erscheinen, aber alles hat auch seine negative Seite: Eulen sind im Gegensatz zu uns nicht in der Lage ihre Augen zu bewegen. Vielleicht ist dir das mal im Zoo aufgefallen. Wo immer sie hin schauen möchte, muss sie gleich ihren ganzen Kopf hin drehen. Da haben wir Menschen es entschieden einfacher. Das bietet uns viele Vorteile, wenn es z.b. darum geht etwas aus den Augenwinkeln zu beobachten oder einen Blick auf die Klassenarbeit unseres Sitznachbarn zu werfen. Nimm das Eule! Das Scharniergelenk Das Scharniergelenk ähnelt den Scharnieren die du auch von Türen kennst: Der Gelenkkopf sieht wie ein quer liegender Stab aus und liegt in der Gelenkpfanne, die wie eine Hand um den Stab liegt. Charakteristisch für das Scharniergelenk ist, dass es sich nur in eine Raumrichtung bewegen kann. Die vorderen Gelenke in deinen Fingern sind z.b. allesamt Scharniergelenke. Du kannst ja mal versuchen deine Finger nicht nur zu beugen und zu strecken sondern auch zu drehen und du wirst feststellen: Es ist nicht möglich. Abb. 10: Ein Türscharnier Viele Gelenke dienen als Vorlage für die Technik. Das Radgelenk Das Radgelenk ähnelt in seinem Aufbau dem Scharniergelenk. Es besteht aus einem Stab, der von der Gelenkpfanne, wie von einer Hand, umschlossen wird. Nur liegt der Stab nicht, sondern steht aufrecht im Gelenk. Ein bekanntes Radgelenk ist z.b. das Gelenk zwischen Elle und Speiche in deinem Unterarm. Du kannst deinen Unterarm um dieses Gelenk drehen. 7 von 12

8 Abb. 11: Ein Radgelenk (hier zum Nachweis) Das Sattelgelenk Das Sattelgelenk ist ein besonderes Gelenk, dass du z.b. an deinem Daumen finden kannst. Es gibt hier keinen Unterschied zwischen Gelenkpfanne und Gelenkkopf. Beide sind ähnlich wie ein Sattel geformt und liegen ineinander. Eine einfache Methode wie du dir den Aufbau dieses Gelenkes vorstellen kannst bekommst du, wenn du bei deinen Händen den Daumen abspreizt. Dann stellst du deine Hände im 90 Winkel zueinander und setzt die Flächen zwischen Daumen und Zeigefinger aufeinander. Fertig ist dein eigenes Modell eines Sattelgelenks. Jetzt kannst du auch ausprobieren, wie du das Gelenk drehen kannst und wirst feststellen, dass die Bewegungen in etwa denen entsprechen, die du mit deinem Daumen machen kannst. Bestimmt ist es bei dir auch schon einmal vorgekommen, dass deine Gelenke geknackt haben. Man ist sich bis heute weder einig darüber woher das Knacken kommt, noch ob es schädlich ist. Es gibt verschiedene Theorien warum wir knacken: Manche Wisschenschaftler vermuten dahinter ein Geräusch das entsteht, wenn sich Gelenke kurzzeitig voneinander lösen. Andere vermuten kleine Gasbläschen, die aus der Gelenkflüssigkeit aufsteigen, hinter dem Geräusch. Man geht prinzipiell davon aus, dass das Knacken mit den Gelenken relativ unschädlich ist. Die Abnutzung von Knochen schließen die meisten aus. Jedoch warnen manche Experten davor, dass durch übermäßiges Dehnen, das zum Knacken führt, die Bänder überdehnt werden können. Sollte man anfangen nach einem Unfall öfters in einem Gelenk zu knacken, sollte man jedoch zur Sicherheit erst einmal einen Orthopäden aufsuchen. Das Skelett wie wir es besitzen, wird auch Endoskelett genannt. Das bedeutet, dass die stützenden Elemente unseres Körpers im Inneren sitzen. Im Gegensatz dazu haben viele Insekten und Spinnen ein Exoskelett, sprich ihr Körper wird von einem stützenden Panzer umgeben. Ein Panzer bringt einige, offensichtliche Vorteile, wie z.b. besseren Schutz von Außen. Falls du jedoch jemals eine Ritterrüstung getragen hast, weißt du sicherlich: Ein Panzer ist extrem schwer. Genau das ist ein großer Vorteil für uns Menschen: Die maximale Körpergröße von Insekten ist durch ihren Panzer beschränkt. Ab einer gewissen Größe wäre das Exoskelett einfach zu schwer um sich fortbewegen zu können oder würde das Insekt einfach durch sein 8 von 12

9 Eigengewicht erdrücken. Was genau ist daran jetzt ein Vorteil für uns? Ganz einfach: Horrorfilme in denen gigantische Spinnen und riesige Kakerlaken den Untergang der Menschheit besiegeln wird es niemals geben. Ein Grund zum aufatmen für jeden Arachnophobiker. Abb. 12: Eine Spinne Keine Sorge, es wird niemals Riesenspinnen geben Der Muskel Abb. 13: Wenn man Muskeltraining exzessiv betreibt... (hier zum Nachweis) Jetzt haben wir uns einmal angeschaut, wie unser Grundgerüst aussieht und an welchen Stellen wir es wie bewegen können. Nun müssen wir nur noch klären, womit wir unser Skelett eigentlich bewegen. Diese Aufgabe übernehmen unsere Muskeln. Das Grundprinzip der Kontraktion ist in jedem Muskel gleich und wird im Folgenden am ersten Muskeltyp, den wir betrachten, näher beschrieben. Der Skelettmuskel Der Skelettmuskel ist einer der Hauptgründe, weshalb wir unsere Knochen bewegen können. Er besteht aus vielen Muskelfasern. Diese Fasern sind einzelne Zellen, mit vielen Zellkernen. Der Hauptbestandteil dieser Zellen sind sogenannte Myofibrillen. Sie sind das Kernstück der Muskelbewegung. 9 von 12

10 Abb. 14: Ausschnitt einer Myofibrille Eine Myofibrille lässt sich in zwei Bestandteile zerlegen: Das dicke Filament und das dünne Filament. Das dünne Filament ist eine Ansammlung von Actinmolekülen und Tropomyosin. Aktin ist ein langes, fadenförmiges Strukturprotein, das in unserem Körper meistens stützende Funktionen übernimmt. Das dicke Filament besteht aus Myosinen, einem Motorprotein. Dicke und Dünne Filamente folgen immer aufeinander und überlappen sich immer ein Stück. Dicke Filamente sind an der M-Linie miteinander verbunden, dünne Filamente an der Z-Scheibe. Diese Regionen bilden unter dem Lichtmikroskop ein sichtbares Muster, weshalb der Skelettmuskel auch als quergestreifter Muskel bekannt ist. Unsere Muskeln können sich aktiv nur kontrahieren, also zusammenziehen. Das Entspannen des Muskels ist ein passiver Prozess. Wenn wir unseren Muskel kontrahieren wollen, dann tritt das Myosin des dicken Filaments in Aktion. Unter ATP-Verbrauch zieht es sich am Aktin des dünnen Filaments entlang und schiebt so die beiden Filamenttypen weiter übereinander. Das geschieht an vielen Stellen gleichzeitig und der Muskel verkürzt sich. Im Skelett würde nun z.b. der Bizeps, in unserem Oberarm, den Unterarm nach vorne ziehen, sodass sich der Unterarm beugt. Wollen wir unseren Muskel nicht weiter kontrahieren, dann löst sich das Myosin vom Aktin und die Filamente trennen sich wieder weitgehend. Der Muskel entspannt sich. Da wir jedoch nicht unbedingt warten wollen, bis sich der Unterarm von selbst wieder streckt, gibt es bei den Muskeln immer Gegenspieler. Sie sind immer für gegenläufige Bewegungen zuständig. Der Bizeps beugt den Unterarm, während der Trizeps den Unterarm streckt. ATP ist an Myosin gebunden Myosin spaltet ATP zu ADP und einer Phosphatgruppe. Durch Änderung der Form bindet Myosin an das dünne Filament von 12

11 ADP wird abgegeben. Durch Änderung der Form schiebt Myosin das dünne Filament in Richtung der M-Linie. Durch Bindung eines neuen ATP s löst sich Myosin vom dünnen Filament. Der Zyklus kann erneut beginnen. Abb. 15: Ablauf der Muskelbewegung Aber woher weiß das Myosin eigentlich, wann es sich nun am Aktin entlanghangeln soll und wann es loslassen soll? Die Antwort ist: Myosin weiß das gar nicht. Würden wir es zulassen, dann würde das Myosin sich durchgehend am dünnen Filament entlangziehen, oder zumindest so lange, bis ihm das ATP ausgeht. Reguliert wird das alles über Calcium-Ionen in unserem Muskel. An dieser Stelle kommt nun das Tropomyosin im dünnen Filament zum Zug. Es blockiert die Bindestellen des Myosins am Aktin, sodass sich der Muskel gar nicht kontrahieren kann. Erst wenn ein Signal über unsere Nervenzellen, den Muskel erreicht und ihm befiehlt sich zu kontrahieren, wird Calcium in der Muskelzelle ausgeschüttet. Das Calcium bindet an das Tropomyosin und führt dazu, dass dieses die Bindestellen am Aktin frei gibt. Erst jetzt kann das Myosin an das Aktin binden und den Muskel kontrahieren. Mit der Zeit strömt das Calcium über eine Calcium-Ionenpumpe wieder aus der Zelle heraus, Tropomyosin verdeckt wieder das Aktin und der Muskel entspannt sich. Der Herzmuskel Wie der Name schon verrät, sitzt dieser Muskel an unserem Herzen. Er ist ebenfalls quergestreift. Im Unterschied zu unseren Skelettmuskeln erhält dieser Muskel kein Nervensignal um sich zu kontrahieren. Das Signal im Herzmuskel stammt von den sogenannten Schrittmacherzellen im Sinusknoten. Dieser sitzt im rechten Vorhof des Herzens. Er verursacht ein regelmäßiges Signal, dass Schrittmacherpotential, welches im ganzen Herzmuskel weitergeleitet wird um eine gleichzeitige Kontraktion zu erzeugen. Der Herzmuskel weißt gelegentliche Glanzsstreifen auf. In diesen Bereichen sind die Muskelzellen des Herzens direkt, elektrisch miteinander gekoppelt. Im Gegensatz zu einem Skelettmuskel hat der Herzmuskel eine sehr lange Refraktärzeit. Das ist die Zeit die vergeht bis der Muskel sich wieder zusammenziehen kann. Das hat einen einfachen Grund: Wenn ein Muskel sich zu oft und zu schnell hintereinander kontrahiert kommt es zu einem Muskelkrampf. In einem Arm ist das recht Schmerzhaft aber erträglich, ein Krampf im Herzen dagegen wäre tödlich. Der glatte Muskel Der glatte Muskel ist die Grundlage vieler Blutgefäße und Verdauungsorgane. Im Unterschied zu den anderen Muskelzellen sind die dicken und dünnen Filamente nicht geordnet. Dünne Filamente sind an wichtigen Strukturen, sogenannten dense bodies, verankert und die dicken Filamente liegen überall verstreut. Manche dieser Muskeln können sich von selbst kontrahieren, andere brauchen dafür ein Signal des Nervensystems. Zwar kontrahieren sich glatte Muskeln ebenfalls über Calcium-Ionen, doch ist der Mechanismus ein anderer. Einströmendes Calcium aktiviert einen komplexen Signalmechanismus der durch 11 von 12

12 Modifizierung des Myosins zur Kontraktion führt. In der Gerichtsmedizin gibt die Leichenstarre häufig Auskunft darüber, wann eine Person gestorben ist. Die Leiche wird steif wie ein Brett und lässt sich nicht mehr bewegen. Dieser Zustand tritt 6-12 Stunden nach dem Tod ein und löst sich ca Stunden nach dem Ableben wieder. Die Ursache hierfür sind die Muskeln. Normalerweise sorgt eine Calcium-Pumpe in unseren Muskelzellen konstant dafür, dass wir wenig Calcium in den Zellen haben, also keine Kontraktion möglich ist. Diese Pumpe verbraucht Energie in Form von ATP. Wenn eine Person tot ist, dann kann sie kein neues ATP bilden und die Pumpe fällt nach einiger Zeit aus. Calcium kann nun in die Zelle strömen und es kommt zur Bindung von Myosin an das dünne Fillament. Die Muskeln werden also steif und lassen sich nur noch schwer bewegen. Aber wieso löst sich die Leichenstarre wieder? Die Antwort darauf ist schlicht und ergreifend, dass der Körper zerfällt. Mikroorganismen beginnen die Leiche auseinander zu nehmen und im Zuge dessen auch die Muskeln. Bildnachweise [nach oben] [1] Public Domain. [2] Public Domain. [3] Public Domain. [4] Public Domain. [5] Public Domain. [6] Public Domain. [7] 2015 SchulLV. [8] 2015 SchulLV. [9] Public Domain. [10] Public Domain. [11] Produnis, CC-BY-SA; Bearbeitung durch SchulLV: dieses Werk ist lizenziert unter CC BY-SA. [12] Public Domain. [13] mawkroy, CC-BY-SA. [14] 2015 SchulLV. [15] 2015 SchulLV von 12