Sportbiologische Grundlagen. 1. Aufbau des passiven Stützapparats (Wirbelsäule, Knochen, Knorpel, Sehnen) 2. Aufbau und Funktionsweise der Muskulatur

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Frieder Martin
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1 Sportbiologische Grundlagen 1. Aufbau des passiven Stützapparats (Wirbelsäule, Knochen, Knorpel, Sehnen) 2. Aufbau und Funktionsweise der Muskulatur

2 Passiver Stützapparat Knochen (Skelett) Gelenke Sehnen Bänder Knorpel

3 Aufbau der Wirbelsäule Form: HWS Lordose Biegung nach vorne (ventral) BWS Kyphose Biegung nach hinten (dorsal) LWS Lordose Biegung nach vorne (ventral) Kyphose - Biegung nach hinten (dorsal)

4 Aufbau der Wirbelkörper

5 Sehnen -Aufgabe: Zugkraftübertragung von den Muskeln auf die Knochen. -Aufbau: Straffe Bindegewebsfasern -Eigenschaften: extrem hohe Zugfestigkeit -Verlauf: in flüssigkeitsgefüllten Sehnenscheiden, damit sie sich relativ reibungslos über Knochenvorsprünge oder Bänder bewegen können.

6 Die Muskelsehnen Sehne SEHNEN können ihre Länge nicht ändern!! Sehne Muskelbauch Sie liegen in Sehnenscheiden, um an den Gelenken reibungslos gleiten zu können. Bildquelle:

7 Bau und Funktion des aktiven Stützapparats (Muskulatur) Ca % der Gesamtkörpermasse besteht aus Muskulatur Ca. 434 Skelettmuskeln, symmetrisch auf die re. und li. Körperhälfte verteilt

8 Typischer Bau eines Muskels: Sehne SEHNEN können ihre Länge nicht ändern!! Der MUSKELBAUCH schon!! Muskelbauch Sehne Abb.: spindelförmiger Muskel

stabilisiert das Gelenk! (z.b. Deltamuskel über die Schulter)

9 Der Muskelbauch Dient zur Verkürzung des Muskels Meist liegt er am Knochen an (Biceps) Manchmal zieht er über das Gelenk stabilisiert das Gelenk! (z.b. Deltamuskel über die Schulter) Bildquelle: muskulatur.htm

10 Muskelformen

11 Muskulatur Ein Muskel ist über die Sehnen mit den Knochen verbunden. Die Befestigung des Muskels an dem beweglicheren Knochen heißt Ansatz Die Befestigung am relativ unbeweglicheren (fixierten) Knochen wird als Ursprung bezeichnet. An den Armen und Beinen befindet sich normalerweise der Ursprung eines Muskels immer am proximalen (näher zum Körper liegend), der Ansatz am distalen (weiter weg vom Körper liegend) Teil des Extremitätenskeletts. Bsp.: Der Armbeugemuskel (M. brachialis) entspringt am Oberarmknochen (Ursprung) und hat seinen Ansatz an der Elle des Unterarms.

12 Skelettmuskeln verbinden meist zwei Knochen, welche sie an einem Gelenk gegeneinander bewegen. Unterarmknochen M. Bizeps Oberarmknochen M. Trizeps Ellbogengelenk Bildquelle: Klett Mediothek Biologie 2 Menschenkunde I.

13 Ein Muskel kann sich von selbst nicht strecken. Er braucht deshalb einen Gegenspieler (Antagonisten): Wen der Oberarmmuskel (M. biceps) den Unterarm im Ellbogengelenk beugt, muss gleichzeitig der Unterarmstrecker (M. triceps) der über die andere Seite des Ellbogengelenks zieht gedehnt werden. (und umgekehrt) Ein Muskelpaar, das an einem Gelenk gegensätzliche Bewegungen ausführt, nennt man Antagonisten!

14 Antagonisten - Synergisten Bei der Ausführung einer Bewegung arbeitet ein Muskel immer mit einem oder mehreren Muskeln zusammen. Bei der Beugung des Ellbogengelenks wird der Bizepsmuskel von einem weiteren Armbeugemuskel unterstützt (M. brachialis). Muskeln, die bei der Ausübung einer Bewegung zusammenarbeiten bezeichnet man als Synergisten.

15 Synergisten / Antagonisten

16 Arbeitsweisen der Muskulatur Bei der Muskelkontraktion wird die Ausgangslänge verkürzt, ausgedehnt oder beibehalten. Demnach unterscheidet man 3 verschiedene Kontraktionsformen: - Konzentrische Kontraktion - Isometrische Kontraktion - Exzentrische Kontraktion

(Beispiel Klimmzug: Um den Körper an der Reckstange hochzuziehen, muss der Oberarm gebeugt werden.

17 Konzentrische Kontraktion (dynamisch-positive Arbeit) Nähern sich Ursprung und Ansatz des Muskels an und verkürzt sich dabei der Muskel, spricht man von konzentrischer Muskelarbeit. (Beispiel Klimmzug: Um den Körper an der Reckstange hochzuziehen, muss der Oberarm gebeugt werden. Der Bizeps arbeitet konzentrisch.) Die konzentrische Kontraktion bewirkt die dynamisch-positive (überwindende) Arbeit. Dabei verändert der Muskel gleichzeitig seine Spannung und seine Länge.

18 Isometrische Kontraktion (statische Arbeit) Bei der isometrischen Kontraktion kommt es zwar zu einer z.t. erheblichen Zunahme der Muskelspannung, jedoch ohne dass es zu einer Längenänderung der Muskeln kommt. Der Muskel verkürzt sich gar nicht oder nur minimal. Er wird angespannt, ohne seine Länge zu verändern. (Beispiel: Man bleibt während eines Klimmzuges in einer bestimmten Höhe hängen und verharrt einige Zeit in dieser Position. Obwohl im physikalischen Sinne keine Arbeit geleistet wird, spricht man dennoch von der statischen Haltearbeit des Muskels)

19 Exzentrische Kontraktion (dynamisch-negative Arbeit) Entfernen sich Ursprung und Ansatz voneinander, d.h. der Muskel wird trotz Spannungsentwicklung insgesamt länger, so spricht man von einer exzentrischen Kontraktion. (Beispiel: Wird der Körper nach einem Klimmzug wieder herabgelassen, bremst der Bizeps durch seine Kontraktion die Bewegung ab.) Die exzentrische Kontraktion bewirkt somit eine dynamisch-negative (nachgebende) Arbeit. Die exzentrische Kontraktion ist für viele Abbremsbewegungen wichtig.

20 Arten des Muskelgewebes Man unterscheidet drei Arten des Muskelgewebes: 1. Glattes Muskelgewebe 2. (quergestreiftes) Herzmuskelgewebe 3. (quergestreiftes) Skelettmuskelgewebe Allen Muskeltypen gemein ist die Fähigkeit chemisch gebundene Energie in Bewegungsenergie umzuwandeln.

21 Aufbau der quergestreiften Muskulatur Die quergestreifte Skelettmuskulatur spielt beim Sport die zentrale Rolle. Sie besteht zu: % aus Wasser % aus Eiweiß 3-4 % aus Elektrolyten

22 Der anatomische Bau des Muskelbauches

23 Muskelfaserbündel & Muskelfaser Muskelfaser = Muskelzelle

24 Längsschnittfoto einer Muskelfaser (Muskelzelle): Wegen der Querstreifung nennt man die willkürliche Muskulatur auch Quergestreifte Muskulatur

25 Der besondere Bau einer Muskelzelle: Muskelzelle (Muskelfaser) Das Cytoskelett der Zelle ist in mehrere 100 Myofibrillen umgewandelt Myofibrille (vergrößert)

$Myofibrille www.sinnesphysiologie.de\muscles.$

26 Querstreifung der Myofibrillen: Muskelzelle Myofibrille

27 Feinbau der Myofibrillen Myofibrille

28 Die Fibrillen werden durch 2 Filamenttypen gebildet: 1) Myosinfilament: 2) Aktinfilament: Quelle: FALLER, A. (1999): Der Körper des Menschen

29 Sarkomer Ein Sarkomer ist der Bereich zwischen 2 Z Scheiben, also ein Myosinfilament mit seinen beiden dazugehörigen Aktinfilament Bereichen. Es ist die kleinste funktionelle Einheit des Muskels.

30 Kontraktion einer Myofibrille

31 Das Gleitfilamentmodell der Muskelkontraktion

32 Filamentgleiten Die Myosinfilamente gleiten zwischen die Aktinfilamente und verkürzen so die Myofibrille. Da alle Myofibrillen einer Muskelzelle synchron arbeiten, verkürzt sich die Muskelzelle.

34 Muskelfasertypen Muskeln bestehen nicht nur aus einem Muskelfasertyp. Es gibt drei Fasertypen mit unterschiedlichen Eigenschaften: 1 Roter Muskelfasertyp 2 Weißer Muskelfasertyp 3 Intermediärtyp

35 Muskelfasertypen Der dunkle (rote) Muskelfasertyp (slow twitch oder ST Faser) spricht auf Reize langsamer an, hat dabei eine längere Kontraktionszeit, aber er ermüdet sehr viel langsamer. Der helle (weisse) Muskelfasertyp (fast twitch oder FT Faser) kann sehr schnell reagieren und ermöglicht kräftige Kontraktionen. Er ermüdet aber schnell. Der dritte Muskelfasertyp ist der Intermediärtyp (FTO), der in seinen Eigenschaften zwischen heller und dunkler Muskulatur angesiedelt ist. Es scheint so, dass sich gerade dieser Typ durch Training tendenziell in die eine oder andere Richtung beeinflussen lässt. Allerdings liegen hierzu noch zu wenige wissenschaftliche Untersuchungen vor.

36 Muskelfasertypen Längsschnitt / Faser Querschnitt / Faserbündel Rote Muskelfaser (ST-Faser) Beispiel: Radfahrer Intermediärtyp (FTO-Faser) Weiße Muskelfaser (FT-Faser) Beispiel: Sprinter

37 Anteil der schnellen (FT) Muskelfasern bei Leistungssportlern aus verschiedenen Disziplinen

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