Der aktive Bewegungsapparat: die Muskulatur

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2 Der aktive Bewegungsapparat: die Muskulatur Die Knochen und ihre Gelenke bilden den passiven Bewegungsapparat, die Voraussetzung der Bewegung. Für deren aktiven Vollzug besitzen wir besondere Motoren, die Muskeln. Wenn du deinen Arm beugst, ist diese Bewegung ermöglicht durch Muskeln, die an den Knochen deines Arms ziehen. Muskeln können nur ziehen, nicht stossen! Jeder Muskel ist ein Organ. Die charakteristischen Zellen dieses Organs, die Muskelzellen, sind darauf spezialisiert, sich bei einem bestimmten Reiz zusammenzuziehen (kontrahieren = zusammenziehen, Kontraktion = Zusammenziehung). Die Muskelkontraktion ermöglicht die aktive Bewegung. Der Mensch verfügt über etwa 600 Muskeln, mit denen er sein Knochengerüst bewegen kann. Unser Skelett können wir nach unserem Willen bewegen ( willkürliche Bewegung ). Daneben gibt es eine Muskulatur, die scheinbar, ohne unser Dazutun, von selbst arbeitet ( unwillkürliche Bewegung ). Sie schiebt z.b. den Nahrungsbrei durch den Magen-Darmkanal. Die unwillkürliche arbeitende Eingeweidemuskulatur ist von der willkürlich arbeitenden Skelettmuskulatur wohl zu unterscheiden. Der Unterschied zeigt sich auch äusserlich. Die Fasern der Skelettmuskeln weisen eine charakteristische Querstreifung auf (deshalb quergestreifte Muskulatur). Die Eingeweidemuskulatur dagegen präsentiert sich glatt (deshalb glatte Muskulatur). Der Magen, der Darm und andere innere Organe haben eine solche Muskulatur. Eine Sonderstellung nimmt die Herzmuskulatur ein, welche Baumerkmale sowohl der quergestreiften als auch der glatten Muskulatur aufweist. Muskulatur Skelettmuskulatur Eingeweidemuskulatur Herzmuskulatur Art der Muskulatur Bewegungsform Beispiele

3 Das Zusammenspiel der Muskeln Die Gegenspieler Da sich ein Muskel aktiv nur kontrahieren, nicht aber auch wieder ausdehnen kann, ergibt sich ein Problem: Wie wird eine Bewegung rückgängig gemacht? Antwort: Durch die Kontraktion eines anderen Muskels, eines Gegenspielers. Sehen wir uns ein Beispiel an: In der Abbildung unten siehst du den wohl bekanntesten Muskel, den Bizeps oder Zweiköpfigen Oberarmmuskel. Beide Namen erklären sich schnell bei der Betrachtung der Abbildung. Wir sehen, dass der Muskel zwei (bi-!) Ursprünge hat, die beide am Schulterblatt liegen. Zu beiden zieht je eine Sehne, er ist also zweiköpfig. Der kontraktile Muskelbauch, dessen Umfang nach speziellem Training recht ansehnliche Masse annehmen kann, liegt am Oberarm. Wenn wir ihn kontrahieren, zieht er am Unterarm, da er durch seine Sehne mit der Speiche verbunden ist. Der Bizeps ist also der Armbeuger. Die Gegenbewegung, die Streckung des Unterarms, erfolgt durch den Armstrecker, den Dreiköpfigen Oberarmmuskel oder Trizeps. Er liegt auf der Rückseite des Oberarms, und seine Sehne verläuft hinter dem Ellbogengelenk zur Elle. Die beiden Hauptbewegungen des Unterarms - Beugen und Strecken - werden somit durch zwei Muskeln bewirkt. Wenn der Arm gebeugt werden soll, zieht sich der Bizeps zusammen und erschlafft der Trizeps. Beim Streckvorgang haben beide Muskeln ihre Rolle getauscht.

4 Der Bau des Muskels Der Bau der Skelettmuskeln Ein Skelettmuskel wird von einer bindegewebige Muskelhaut umgeben und geht an seinen Enden in Sehnen über, die kaum elastisch sind. Der Muskel wird von Blutgefässen mit Nahrungsstoffen (Traubenzucker) und Sauerstoff versorgt. Er ist von Nerven umsponnen, deren Impulse ihn kontrahieren lassen. Wenn wir die Muskelhülle öffnen, so finden wir fadendicke Stränge, die wir als Fleischfasern kennen. Unter dem Mikroskop zeigt sich, dass sie zusammengesetzte Faserbündel darstellen, die den Muskel in ganzer Länge durchziehen. Die Faserbündel bestehen aus Muskelfasern, von denen jede bis zu 10 cm lang, aber nur 1/10 mm dick ist. Auffallend sind die zahlreichen feinen Fäden = Myofibrillen, welche die Muskelfaser der Länge nach durchziehen. Diese Myofibrillen (Durchmesser 2/1000 mm) sind die kontraktilen (= zusammenziehbaren) Strukturen der Muskelfaser. Sie fallen durch ihre Querstreifung auf, die über alle Myofibrillen einer Muskelfaser hinwegzulaufen scheint. Untersucht man eine Myofibrille genauer, so erweist sie sich als zusammengesetzt aus noch feineren Fäden, die man Filamente nennt. Es sind zwei Sorten von Filamenten zu unterscheiden, die von zwei verschiedenen Eiweissen (Myosin und Aktin) aufgebaut werden. Ergänze die fehlenden Begriffe mit Hilfe des Internets!

5 Der Bau der Eingeweidemuskulatur Die Eingeweidemuskeln sind nicht zu Muskelfasern verschmolzen wie bei den Skelett-muskeln. Die Myofibrillen weisen keine Querstreifung auf; sie sind glatt! Der Ablauf der Muskelkontraktion Verkürzung und Dehnung Jede Muskelfaser wird von einer eigenen Nervenfaser versorgt oder - wie der Fachausdruck lautet - innerviert. Über diese Leitung kommen (elektrische) Impulse vom zentralen Nervensystem: Die Muskelfaser zieht sich zusammen, sie kontrahiert sich. Dies ist die einzige Bewegung, zu der sie fähig ist. Hört die Signalfolge auf, so entspannt sie sich wieder, wobei die Länge der Faser unverändert bleibt. Ihre ursprüngliche Länge erhält sie zum Teil dank ihrer eigenen Elastizität, vor allem durch andere Muskeln, die durch Kontraktion ihren Gegenspieler strecken. Willkürliche und unwillkürliche Muskeln Ohne ein über die Nerven einlaufendes Signal kontrahiert sich kein Muskel. Die Unterbrechung der Nervenleitung kann daher di Ursache für eine Lähmung sein. Die Signale (Nervenimpulse) kommen vom zentralen Nervensystem, also vom Rückenmark oder Gehirn. Viele Muskelkontraktionen lösen wir bewusst aus: Wir wollen den Arm heben oder den Bleistift in die Hand nehmen. Diese Bewegungen folgen unserem Willen: Wir nenne sie daher willkürliche Bewegungen. Anders etwa beim Herzmuskel und bei den glatten Muskelzellen, die in der Darmwand durch ihre Kontraktionen den Nahrungsbrei langsam weitertreiben. Von ihrer Arbeit wissen wir nichts, um sie brauchen wir uns nicht zu kümmern. Hier arbeiten unwillkürliche Muskeln. Aber natürlich werden auch diese vom Nervensystem gesteuert, nur dringt von diesen Anweisungen keine Kunde bis in unser Bewusstsein. Was verstehen wir unter willkürlichen, was unter unwillkürlichen Muskeln? Willkürliche Muskeln Unwillkürliche Muskeln

6 "Alles oder nichts" Erhöht man die Reizstärke der Nervenimpulse, so kontrahieren sich die Muskelfasern keineswegs stärker. Gehen wir mit der Reizstärke zurück, so bleibt die Reaktion zunächst ebenfalls gleich heftig. Wenn wir jedoch eine gewisse Reizschwelle unterschreiten, reagiert die Muskelfaser überhaupt nicht mehr. D.h., dass die einzelne Muskelfaser sich entweder voll oder gar nicht kontrahieren kann. Dies nennt man das Alles-oder-Nichts-Gesetz. Aber, so wirst du vielleicht einwenden, man kann doch den Arm unterschiedlich stark anheben oder mit dem Kaumuskel unterschiedlich fest zubeissen. Das stimmt auch! Obwohl sich die einzelne Muskelfaser nur total kontrahieren kann, ist beim ganzen Muskel mit seinen Abertausenden von Fasern eine beliebig schwache Verkürzung möglich. Schwache Erregungen lassen nur wenige, starke dagegen alle Fasern eines Muskels kontrahieren! Was besagt das Alles-oder-Nichts-Gesetz? Der Muskeltetanus Die Zuckungsdauer einer Skelettmuskelfaser beträgt nur 1/10 Sekunde. Du kannst aber den Bleistift viel länger zwischen den Fingern halten, also die entsprechenden Muskeln auch viel länger kontrahieren. Wie geht dies? Der Muskel bekommt einen Impuls und zuckt zusammen. Noch bevor er sich wieder entspannt hat, folgt bereits der nächste Reiz. Die Reizfrequenz wird somit erhöht. Bei genügend schneller Reizfolge bleibt der Muskel in Dauerkontraktion. Wir bezeichnen diesen Erregungszustand als Tetanus. Der Muskel findet keine Zeit, zwischen den Einzelreizungen wieder zu erschlaffen. Der Muskeltonus Im lebenden Körper sind die Muskeln nahezu immer in einem gewissen Spannungszustand, den man Tonus nennt. Ein Beispiel: Der Unterkiefer bleibt auch ohne absichtliche Muskelbewegung oben und der Mund geschlossen. Mitunter im Schlaf, sicherlich aber nach dem Tod sinkt er, der Schwerkraft folgend, nach unten. Ähnliches gilt für unseren Kopf, den die Nackenmuskeln aufrecht halten, ohne dass wir entsprechende Anweisungen an sie erteilen müssten. Bei Infektionskrankheiten (etwa Grippe) sinkt dieser Muskeltonus: Wir haben dann das Gefühl, dass Kopf, Arme und Beine viel schwerer sind und jede Bewegung besondere Mühe macht.

7 Die wichtigsten Skelettmuskeln Beschrifte "die wichtigsten" Muskeln mit Hilfe des Internets

8 Auftrag Du wirst in einer Zweier- oder Dreiergruppe eines der folgenden acht Themen mit einem Plakat präsentieren: 1. Muskelhärtung 2. Muskelkrampf 3. Muskelkater 4. Muskelprellung 5. Muskelzerrung 6. Muskelfaserriss 7. Muskelbündelriss 8. Muskelriss Suche im Internet und Bücher die nötigen Informationen (Definition, Ursachen, Symptome, Behandlung, Vrobeugung, etc.) und Bilder für deine Präsentation. dein Thema: PartnerIn(nen): Beurteilungskriterien / Punkte Präsentation Wurde klar, deutlich, verständlich, laut, etc. vorgetragen? Richtigkeit Passen die aufgeklebten Materialien zum Thema? Informationen Sind die Informationen auf dem Plakat vollständig? Sauberkeit Sind die Materialien sauber eingeklebt, das Plakat sauber geschrieben? Punktzahl / 12 Deine Punktzahl wird zur Gesamtpunktzahl der Prüfung addiert.