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Anatomie einer Skelettmuskelfaser

Video-Transkript

Ich denke wir haben ein gutes Verständnis dafür, wie ein Muskel kontrahiert, zumindest auf molekularer Ebene Lasst uns nun einen Schritt zurückgehen, um zu verstehen, wie Muskeln aufgebaut sind was wir normalerweise mit Muskeln assoziieren. Ich zeichne nun einen flexierten Bizeps hier.. Dass soll der Ellbogen sein und das hier seine rechte Hand Also das ist sein Bizeps und er flexiert. Ich denke wir haben alle schon einmal Bilder von Muskeln gesehen, zumindest auf makroskopischer Ebene, sowie seine Verbindungen zu den Knochen an beiden Enden Lasst mich kurz die Knochen einzeichnen. Mit den Knochen verbunden ist er über Sehnen an beiden Ende. So das hier wäre ein Knochen. Gleich hier ein anderer Knochen mit dem er verbunden ist. Und hier die Sehnen, welche die Knochen mit den Muskeln verbinden. Der Muskel ist also mit zwei Knochen verbunden und wenn er kontrahiert bewegt er die Knochen mit. Wir konzentrieren uns hier also auf Skelettmuskulatur. Zwei andere Typen sind glatte Muskulatur ud Herzmuskulatur. Herzmuskulatur findet sich - wenig überraschend - in unserem Herz. And glatte Muskulatur ist eher unbewusste, langsame Muskulatur wie zum Beispiel in unserem Verdauungstrakt. Ich werde mich in einem anderen Video näher damit beschäftigen, aber meistens wenn jemand von Muskeln spricht, denken wir an Skelettmuskulatur die unsere Knochen bewegen, die es uns ermöglichen zu rennen, heben, reden oder Sachen zu beißen. Okay das ist gewöhnlich unsere erste Assoziation. Aber gehen wir hier noch ein bisschen tiefer. Wenn wir uns nun einen Querschnitt dieses Bizeps hier anschauen genau hier - also ich werde das mal vergrößern Und dann müsste es in etwa so aussehen. So sieht der Muskel also von innen aus. Wie bereits gesagt, hier ist unsere Sehne. Und dann haben wir eine Hülle, der Übergang zwischen dieser Hülle und der Sehne ist fließend. Diese Hülle heißt Epimysium und es ist wirklich nur Bindegewebe das den Muskel umhüllt, ihn schützt, das die Reibung zwischen dem Muskel, dem umgebenden Knochen und anderem Gewebe des Arms reduziert Auch innerhalb des Muskels haben wir Bindegewebe. Ich benutze besser eine andere Farbe. Orange sollte passen. Dieses Gewebe heißt Perimyseum und wie gesagt es ist einfach Bindegewebe innerhalb des Muskels. Und jede dieser Einheiten die das Perimyseum umgibt.. wenn wir also eines dieser Dinger nehmen und ein bisschen tiefer gehen. So als ob wir es herrausziehen. Ich werde dieses hier nehmen. Wir ziehen es also raus, so in der Art, es wir also von Perimysium umgeben, nicht wahr? Das alles ist Perimysium und es ist wirklich nur ein spannendes Wort für Bindegewebe. Da ist natürlich noch anderes Zeugs. Zum Beispiel Nerven oder Kapillaren, alles mögliche an Zeugs, weil die Versorgung mit Blut und Nervenimpulsen natürlich gewährleistet sein muss. Es ist also nicht nur Bindegewebe. Klar brauchen wir noch anderes was die Muskelzellen erreichen soll. Also jede von diesen - ich denke sie heißen Muskelfaserbündel, aber diese sind wirklich dicke Faserbündel des Muskels. Sie werden Faszikel genannt. Das Bindegewebe innerhalb eines Faszikels wird Endomysium genannt. Also nocheinmal, Bindegewebe beinhaltet Kapillaren, Nerven und all das was halt Kontakt mit den Muskelzellen braucht. Wir sind innerhalb eines einzelnen Muskels. Das grüne Bindegewebe hier ist Endomysium. Und jedes dieser Dinger im Endomysium sind die eigentlichen Muskelzellen Dies ist eine Muskelzelle. Ich werde violett benutzen. Also dieses hier - ich werde es ein wenig herrausziehen. Wenn ich das hier herrausziehe, das ist eine Muskelzelle. So weit so gut, aber wir gehen sogar in das Innere einer Muskelzelle um zu verstehen wie all die Myosin- und Aktinfilamente in diese Muskelzelle gehören. Das hier ist eine Muskelzelle oder eine Muskelfaser. Die beiden Vorsilben die uns im Zusammenhang mit Muskeln häufiger begegnen werden sind myo, was auf Muskeln- hinweist. Die andere Vorsilbe ist sarco, zum Beispiel in Sarcolemm oder Sarkoplasmatisches Retikulum Ich werdet also auch diese Vorsilbe sarco brauchen und das bedeutet Fleisch - so Sarkophag - euch fallen sicherlich noch andere Wörter ein die mit sarco beginnen. Sarco ist also Fleisch. Muskel ist Fleisch und myo ist Muskel. So dies ist eine Muskelfaser Dies ist die eigentliche Muskelzelle, also lasst uns ein bisschen reinzoomen in den wirklichen Muskel. Ich denke ich werde das mal ein ganzes Stück größer zeichnen. Eine Muskelzelle wird Muskelfaser genannt Faser deshalb, weil es länger als breit ist. Sie kommen in verschiedenen - lasst mich kurz eine Muskelfaser malen. Und ein Querschnitt des Muskels dazu Diese können relativ kurz - einige hundert Mikrometer - oder ziemlich lang -- zumindest nach zellulären Maßstäben. Bis zu mehreren Centimetern. Stellt euch das als Zelle vor. Eine ziemlich lange Zelle. Und gerade weil sie so lang ist, braucht sie mehrere Zellkerne. Also um die Zellkerne zu zeichnen sollte ich die Muskelfaser besser zeichnen. Ich werde die kleine Klumpen an der äußeren Membran zeichnen, so dass die Zellkerne (Kerne) an die Faser passen. Zur Erinnerung, es handelt sich nur um einzelne Muskelzellen, welche sehr lang sind und daher viele Zellkerne haben. Wir brauchen einen Querschnitt, da wir in das Innere der Zelle wollen. Man sagt die Zelle ist vielkernig. Stellen wir uns einmal die Membran durchsichtig vor, dann wäre ein Kern hier, ein anderer hier drüben, noch ein anderer hier, wieder ein anderer Kern hier. Und der Grund für diese Vielkernigkeit is, dass wir über große Distanzen nicht auf Proteine warten wollen, um vom Kern bis zu dieser Stelle der Zelle zu kommen. Wir haben also die DNA Information nahe dort wo wir sie benötigen. Nocheinmal: vielkernig. Ich hab gelesen, dass wir etwa 30 Kerne pro Quadrat-Millimeter Muskelgewebe haben, im Durchschnitt. Ob das jetzt wirklich der Fall ist oder nicht,weiss ich nicht, aber die Kerne sind direkt unter der Membran der Muskelzelle - und du erinnerst dich noch aus dem letzten Video daran, wie diese heißt. Die Membran der Muskelzelle heißt Sarkolemm. Das hier sind die Kerne. Und nimmt man einen Querschnitt hiervon, sieht man Röhren innerhalb dieser Myofibrillen. Es gibt also eine ganze Reihe von Röhren innerhalb dieser Zelle. Lasst mich eine von denen herrausziehen. Das ist eine Myofibrille. Unter dem Lichtmikroskop betrachtet, würde man eine Streifung erkennen. Diese Streifung würde in etwa so aussehen, Etwa so und noch ein paar dünnere. So in etwa. Und innerhalb dieser Myofibrillen würden wir die Myosin- und Aktinfilamente finden. So lasst uns ein wenig in die Myofibrille hineinzoomen. Immer weiter bis auf molekularer Ebene. So, das ist die Myofibrille, vergesst nicht, wir sind innerhalb der Muskelzelle, innerhalb der Muskelfaser. Die Muskelfaser ist eine Muskelzelle. Myofibrill ist- kann man als ein Röhrchen innerhalb der Muskelzelle sehen. Das sind die Dinger, die in Wirklichkeit die Kontraktion ausmachen. Also wenn man in einem Myofibril einzoomen würde würdest du es sehen- es würde so ungefähr aussehen es wird solche Bänder haben Also werden die Bänder ungefähr so aussehen Es wird solche kurze Bänder haben und dickere Bänder, wie diese diese dünkleren, ich geb' mein Bestes zum sie relativ klar darstellen und es könnte eine kleine Linie genau hier haben Und das gleiche wiederholt sich hier. Also jede dieser Einheiten die sich wiederholen werden Sarcomere genannt. Und diese wiederholende Einheiten gehen von einer Z Linie zur nächsten Z Linie. Und diese Begriffe kommen von der Tatsache, dass die Leute im Mikroskop schauten und diese Linien sahen und diese dann auch benannten. und damit ihr auch andere Begriffe habt, werden wir gleich über den Zusammenhang zu Myosin und Aktion reden. Dieses hier ist das A- Band und dann dieser Abstand genau hier oder diese Teile hier diese werden I Bänder genannt Wie werden gleich sehen, wie das zu den Mechanismen der Einheiten in Bezug steht oder zu den Molekülen von denen wir im letzten Video gesprochen haben Also wenn du hier einzoomen würdest, wenn du reingehst in den Myofibrilen, wenn man einen Querschnitt dieser Myofibrilen machen würdest, was du findest- falls du schneiden müsstest in Schnitte zum Beispiel, die parallel zum richtigen Bildschirm in welchen du schaust, wirst du so etwas sehen das wird dein Z Band sein da wird dein nächstes Z Band sein Also jetzt zoome ich in einem Sarkomer hinein Das ist wiederum ein anderes Z Band Dann hast du deine Aktion Filamente Nun kommen wir zum molekularen Niveau an von welchem ich schon gesprochen habe und dann zwischen den Aktin Filamenten hast du Myosin Filamente. Erinnere dich, die Myosin Filamente haben diese zwei Köpfe drauf gehabt Sie haben je zwei Köpfe, die entlang den Aktion Filamenten kriechen ich zeichne bloss ein paar davon und dann sind sie in der Mitte so aufgehängt Wir werden gleich sehen, was passiert wenn der Muskel sich tatsächlich zusammenzieht und ich könnte es nochmals hier zeichnen Es hat also mehr Köpfe, als was ich zeichne aber das gibt uns eine Idee von was geschieht Das sind Myosine, Proteine also und sie alle sind verflochten, so wie wir im vorherigen Video gesehen haben dann wird es ein Weiteres hier haben ich muss es nicht detailliert zeigen und du kannst sofort sehen, dass das A Band zu dort wo wir unser Myiosin haben, entspricht Also das hier ist unser A Band und hier überlappen sie Sie überlappen sogar in der Entspannung aber die I Bande ist wo man nur die Aktin Filamente hat und kein Myosin Und dann Myiosin Filamente bleiben am Ort durch die Einwirkung von Titin, das man sich wie ein Federprotein vorstellen kann Ich mache es in einer anderen Farbe Also Myosin wird dank Titin an Ort und Stelle gehalten Es wird an die Z Bande durch Titin gehalten Also was ist genau passiert? Wir haben all das wenn eine Nervenzelle- lasst mich ein Endknopf einer Nervenzelle hier zeichnen ein Endknopf eines Axons hier zeichnen Es ist ein Bewegungsneuron Es sagt dem Typen hier er soll sich zusammenziehen Wir haben ein Aktionspotential Dieser verbreitet sich entlang der Membran in allen Richtungen Und irgenwann, wenn wir es von hier anschauen hat es diese kleinen transversalen T- Röhrchen Sie gehen hauptsächlich in der Zelle und verbreiten weiter das Aktionspotential Dieser Aktionspotential erregt das Sarkoplasmatische Retikulum welches dabei Kalzium ausschüttet Das Kalzium bindet das Troponin welches sich an diesen Aktionfilamenten,welche das Tropomyosin aus dem Weg räumt und dann kann das Gleiten beginnen Das Myosin beginnt das ATP zu brauchen um zu gleiten entlang diesen Aktinfilamenten Und so kann man sich vorstellen, dass, während sie kriechen, wird ihre Kraft sie schieben, man kann es als Aktinfilamente sehen, und dabei sagen, dass das Myosin sich in der anderen Richtung bewegen will, aber man zieht an beiden Enden einer Schnur, oder? Also wird das Myosin an einem Ort bleiben und die Aktinfilamente werden zusammengezogen und so zieht sich der Muskel zusammen Also haben wir hoffentlich in diesem Video, das Bild des flektierenden Muskels von hier mit dem was im molekularen Niveau passiert verbunden, was wir im letzten Video gelernt haben Und man kann sich vorstellen, wenn das in allen Myofibrillen innerhalb eines Muskels, weil ja das Sarkoplasmatische Retikulum Kalzium allgemein im Zytoplasma- das man auch Myoplasma nennt- rauslässt weil wir mit den Muskelzellen zu tun haben, das Zytoplasma dieser Muskelzelle. Das Kalzium überschwemmt alle diese Myofibrillen Es kann sich zu allem Troponin anhaften oder zumindest eine Menge vom Troponin auf diesen Aktinfilamenten und danach kontrahiert sich der ganze Muskel. und wenn das gemacht ist, jede Muskelfaser, Myofaser oder jede Muskelzelle wird nicht viel Kraft zum Zusammenziehen haben aber wenn man es verbindet mit allen anderen die rundum sind wenn man nur eines oder nur ein paar hat, welche funktionieren dann hat man nur eine Zuckung Aber wenn sie alle auf einmal zusammenziehen dann wird das die Kraft erzeugen um Arbeit leisten zu können, die Knochen zusammenziehen oder heben von Gewichten. Also hoffentlich hast du das einigermassen nützlich gefunden
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