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Physiologie 3 > 2 Muskulatur > Flashcards

2 Muskulatur Flashcards

0
Q

(2.1.2-1) Beschreiben Sie den Aufbau eines Aktinfilamentes

A
  • 2 ineinander verdrehte F-Aktin-Polymere, die wiederum aus vielen G-Aktinen aufgebaut sind
  • Tropomyosin (windet sich um Aktin)
  • Regulatorproteinen: Troponin -> Skelettmuskel, Caldesmon + Calponin -> glatte Muskel
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Q

(2.1.1-1) Beschreiben Sie den Aufbau einer Muskelzelle

A
  • Sarkolemm = Plasmamembran, Sarkoplasma = Zytoplasma
  • im Sarkoplasma: Myofilamente aus Aktin + Myosin (=kontraktiler Apparat)
  • Myofibrille = aus einer Gruppe von Myofilamenten
  • Mitochondrien + SR (L-Tubuli) um Myofibrillen
  • T-Tubuli = Einstülpungen des Sarkolemms nach innen
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2
Q

(2.1.2-2) Welche Struktur des Aktin interagiert bei der Kontraktion direkt mit dem Myosin?

A

G-Aktin

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3
Q

(2.1.2-3) Welche Rolle spielen die Regulatorproteine des Aktin?

A
  • ermöglichen in Abhängigkeit von Ca den Querbrückenzyklus
  • Skelettmuskulatur: Ca von Troponin C gebunden
  • glatte Musk.: Ca von Calmodulin gebunden
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4
Q

(2.1.2-4) Beschreiben Sie den Aufbau der Myosinfilamente

A
  • aus ca. 300 einzelnen Myosinmolekülen
  • Myosin: aus leichten und schweren Kette
  • schwere Ketten: N-terminal ein Köpfchen -> kann Aktin binden
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5
Q

(2.1.2-5) Beschreiben Sie den allgemeinen Kontraktionszyklus

A
  • an Myosin gebundenes ATP wird zu ADP und Pi hydrolysiert -> Energie speichert Myosinkopf (richtet sich in rechtem Winkel auf)
  • Querbrückenbildung: Bindung des Myosinkopfs an Aktinfilament (nur in Gegenwart von Calcium)
  • nacheinander werden Pi und ADP freigesetzt -> gespeicherte Energie wird frei -> Myosinkopf knickt um 45Grad ab und zieht am Aktin entlang (Kraftschlag -> Verkürzung)
  • Bindung von ATP, um Bindung von Aktin und Myosin zu lösen
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6
Q

(2.2.1-1) Beschreiben Sie kurz die Entstehung der Skelettmuskelzellen

A
  • entstehen durch Verschmelzung vieler Einzelzellen

- > mehrkernige synztitiale Riesenzellen

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7
Q

(2.2.1-2) Beschreiben Sie den Aufbau des kontraktilen Apparats der Skelettmuskelzellen

A

-

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8
Q

(2.2.1-3) An welchen Strukturen haftet das Myosin bzw. das Aktin?

A
  • Myosin: M-Streifen

- Aktin: Z-Streifen

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9
Q

Welche Funktion hat das Titin?

A
  • elastisches Filament
  • verbindet Z- und M-Streifen miteinander
  • führt zu einem Spannungsanstieg in der Muskelfaser bei passiver Dehnung
  • sorgt für elastische Rückstellkraft gedehnter Muskelfasern
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10
Q

Kommt Titin auch im Herzmuskel vor?

A

Ja, auch im Herzmuskel gibt es eine Isoform des Titins

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11
Q

Welche Bedeutung hat das Tropomyosin?

A
  • lagert sich in Ruhe (Ca-Konz.: 10^-8 mol/L) an das Aktin und blockiert damit Myosin-Bindestellen
  • bei hoher Ca-Konz.: Calcium bindet an Troponin, der Komplex entfernt Tropomyosin aus Myosin-Bindestelle
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12
Q

Beschreiben Sie die Funktion des SR

A
  • Ca-Speicher des Muskels
  • gespeichertes Calcium kann bei Kontraktion schnell ins Sarkoplasma abgegeben werden (-> Ca-Troponin-Komplex)
  • Ca-ATPase (SERCA) transportiert Ca zurück ins SR
  • Ca-Konz. im SR ca. 10.000-fach höher als im Zytoplasma
  • wird auch L-Tubulus genannt, benachbart zum T-Tubulus (Sarkolemm)
  • bildet im Bereich der Z-Scheiben terminale Zisternen (-> elektromechanische Kopplung)
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13
Q

Beschreiben Sie die Innervation der Skelettmuskelfaser

A
  • motorische Endplatte: chemische Synapse mit ACh als Rezeptor
  • ACh verursacht durch Rezeptorbindung Öffnung von Kationen-Kanälen -> EPP
  • motorische Einheit: aus alpha-Motoneuron und den durch ihn innervierten Muskelfasern
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14
Q

Beschreiben Sie den Vorgang der Transmitterfreisetzung an der neuromuskulären Endplatte

A
  • cholinerge Synapse: ACh ist Transmitter
  • Axon des Motoneurons bildet Endkolben
  • ACh bindet an nikotinerge ACh-Rezeptoren
  • Bindung -> Depolarisation -> EPP -> ist überschwellig, löst AP aus
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15
Q

Beschreiben Sie den Vorgang der elektromechanischen Kopplung

A
  • AP depolarisiert Muskelfaser -> triggert Ca-Freisetzung aus dem SR:
  • > Depolarisation öffnet spannungsgesteuerte Ca-Kanäle (Dihydropyiridin-Rezeptoren) in Membran der T-Tubuli
  • > DHP-Rezeptoren bzw. Calcium öffnen Ryanodin-Rezeptoren in Membran der L-Tubuli
  • Großteil des Ca wird aus SR freigesetzt, Anstieg Konzentration von 10^-8 auf bis 10^-5
  • Calcium bindet an Troponin -> Querbrückenzyklus
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16
Q

Was versteht man unter der Triade?

A

wird gebildet aus:

  • T-Tubuli mit DHP-Rez.
  • L-Tubuli mit Ryanodin-Rez.
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17
Q

Womit ist sichergestellt, dass der Muskel sich auch effektiv verkürzt?

A
  • ein einzelner Querbrückenzyklus würde nur Verkürzung von 1% hervorrufen
  • > viele Zyklen hintereinander
  • > Zyklus läuft gleichzeitig in allen Sarkomeren einer Muskelfaser ab
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18
Q

Wodurch kommt es zur Beendigung der Kontraktion im Skelettmuskel?

A
  • läuft, so lange ATP und Ca hoch
  • keine neuen APs -> Ca wird aktiv über Ca-ATPase (SERCA) in SR gepumpt
  • Relaxation des Muskels, wenn Ca so niedrig, dass Tropomyosin wieder Myosinbindestellen des Aktins blockiert
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19
Q

Wie kommt die Ruhedehnungskurve zustande?

A
  • an einem isolierten Muskel werden unterschiedliche Gewichte angehängt
  • Gewichte verursachen Muskelspannung
  • die Last, um eine weitere Dehnung hervorzurufen, steigt überproportional zur zunehmenden Muskeldehnung an
  • die Elastizität des Muskels nimmt mit steigender Vordehnung ab (v.a. durch das Titin)
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20
Q

Beschreiben Sie die isometrische Kontraktion und die entsprechende Kurve im Diagramm

A
  • Muskel zwischen zwei Enden fixiert, elektrisch für Kontraktion gereizt
  • Länge des Muskels bleibt konstant
  • entwickelt bei Reizung eine Spannung
  • die maximal entwickelte Kraft ist abhängig von der Vordehnung: jedem Punkt auf der RDK lässt sich ein Punkt auf der Kurve der isometrischen Maxima zuordnen
  • Kurve der isometrischen Maxima: maximale Kraftentwicklung bei bestimmter Vordehnung
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21
Q

Nennen Sie ein Beispiel einer isometrischen Kontraktion

A

Halten eines Gegenstandes auf konstanter Höhe

22
Q

Beschreiben Sie die isotonische Kontraktion

A
  • Muskel an einem Ende mit Gewicht beschwert und dann zur Kontraktion gebracht
  • isotonisch: Spannung bleibt konstant bei Verkürzung
  • je größer Vordehnung, desto geringer kann sich Muskel verkürzen
  • Kurve der isotonischen Maxima: maximale Längenänderung bei bestimmter Vordehnung
23
Q

Nennen Sie ein Beispiel für die isotonische Kontraktion

A

Anheben eines frei beweglichen Gewichts

24
Q

Was versteht man unter einer Anschlagszuckung?

A
  • erst isotonische Kontraktion, dann isometrische

- Beispiel: Kieferschluss

25
Q

Was versteht man unter der Unterstützungszuckung?

A
  • erst isometrische Kontraktion, dann isotonische

- Beispiel: Anheben eines Gewichts

26
Q

Was versteht man unter der auxotonen Kontraktion?

A
  • kommt der Realität am nächsten

- isometrische und isotonische Kontraktion finden gleichzeitig statt

27
Q

Wie lässt sich die vom Muskel geleistete Arbeit berechnen?

A
  • aus dem Kraft-Längen-Diagramm:

Arbeit = Kraft x Weg

28
Q

In welchen Fällen ist die vom Muskel geleistete Arbeit gleich Null?

A
  • rein isometrische Kontraktion: Weg = 0 -> Arbeit = 0

- Verkürzung des Muskels ohne Anhängelast

29
Q

Wann ist die Muskelarbeit am höchsten?

A
  • bei einer mittleren Last

- bei höherer Anhängelast nimmt sie wieder ab, da kürzere Strecke zurückgelegt

30
Q

Wird vom menschlichen Organismus bspw. bei rein isometrischer Kontraktion keine Arbeit geleistet?

A
  • doch, zwar ist dies physikalisch keine Arbeit

- aber: ATP wird verbraucht, Energie wird in Form von Wärme abgegeben

31
Q

Was versteht man unter der Leistung eines Muskels? Wann ist die Muskelleistung am höchsten?

A
  • Muskelleistung: Arbeit eines Muskels innerhalb einer bestimmten Zeit
  • Leistungsmaximum: bei 1/3 der maximalen Verkürzungsgeschwindigkeit und 1/3 der Maximalkraft
32
Q

Die vom Muskel geleistete Kraft ist maximal bei…

A
  • mäßiger Last

- bei einer Sarkomerlänge von ca. 2,2 mikrometer

33
Q

Wie verhält sich die Last zur Verkürzungsgeschwindigkeit eines Muskels?

A

Je geringer die Last, desto höher die mögliche Verkürzungsgeschwindigkeit

34
Q

Über welche Mechanismen lässt sich die Kontraktionsstärke regulieren?

A
  • Rekrutierung zusätzlicher motorischer Einheiten

- Veränderung der neuronalen AP-Frequenz

35
Q

Wie erfolgt die Regulation der Kontraktionsstärke über Rekrutierung motorischer Einheiten?

A
  • je mehr Muskelfasern zu einer motorischen Einheit, umso präziser die Bewegung
  • je mehr motorische Einheiten rekrutiert werden, umso stärker ist die entwickelte Kraft
36
Q

Wie erfolgt die Regulation der Kontraktionsstärke durch Steuerung der neuronalen Impulsfrequenz?

A
  • Superposition: Auf eine Einzelzuckung folgt noch vor der vollständigen Relaxation des Muskels eine weitere Zuckung
  • > stärkere Muskelverkürzung + stärkere Kraftentwicklung
  • Tetanus:
  • > mehrere APs hintereinander, Kontraktionen überlagern sich teilweise
  • > vollständiger Tetanus: hohe AP-Frequenzen, keine Relaxation
  • die Stärke der Kontraktion nimmt der AP-Frequenz zu
37
Q

Was versteht man unter der Fusionsfrequenz?

A

Minimale Reizfrequenz, die gerade ausreicht, um einen vollständigen Tetanus auszulösen

38
Q

Wodurch zeichnen sich weiße Muskelfasern (Typ-II) aus?

A
  • schnelle Bewegungen, ermüden schnell
  • hohe ATPase-Aktivität der Myosin-Köpfchen (-> schnellere Kontraktion)
  • hoher ATP-Bedarf -> anaerobe Glykolyse, viel LDH, viel Glykogen
  • wenig Myoglobin, wenig Mitochondrien
39
Q

Wodurch zeichnen sich rote Muskelfasern (Typ-I) aus?

A
  • v.a. Haltefunktion
  • kontrahieren langsamer, ermüdungsresistent
  • aerober Stoffwechsel, wenig LDH
  • viele Mitochondrien, viele Kapillaren, viel Myoglobin (-> rote Farbe)
40
Q

Überprüfen Sie folgende Aussage: Die glatte Muskulatur kontrahiert sich stärker als die quer gestreifte Muskulatur

A

Falsch: Bei gleichem Muskelquerschnitt kontrahieren quer gestreifte und glatte Muskulatur mit gleicher Kraft

41
Q

Worin untersheidet sich die glatte Muskelzelle in ihrem Aufbau von der Skelettmuskelzelle?

A
  • einkernige Muskelzellen
  • Aktin-Myosin-Filamente nicht regelmäßig angeordnet, ins Zytoskelett eingeflochten -> stärkere Verkürzung (aber mit gleicher Kraft!)
  • kein Troponin, stattdessen Calmodulin (bildet mit Ca Komplex -> Phosphorylieren Caldesmon -> Aktin-Bindestelle frei)
42
Q

Der Calcium-Bindungspartner in der glatten Muskulatur ist…

A

Calmodulin

43
Q

Wie sind die glatten Muskelzellen zueinander organisiert?

A
  • untereinander über gap junctions verbunden (elektrische und chemische Kommunikation)
44
Q

Welche Zellgruppen werden in der glatten Muskulatur unterschieden?

A
  • Single-Unit-Zellen: kontrahieren zeitgleich (durch Gap junctions), nicht direkt innerviert -> Innervation durch chemische Mediatoren gesteuert
  • Multi-Unit-Zellen: werden direkt innerviert, keine Gap junctions
45
Q

Wo kommen Zellen vom Multi-Unit-Typ vor?

A
  • größere Blutgefäße
  • Bronchien
  • Mm. erectores pili
46
Q

Was sind die Auslösefaktoren der glatten Muskelzelle?

A
  • Umgebungsfaktoren (z.B. Dehnung)
  • Hormone (Histamin, Serotonin, Oxytocin)
  • metabolische Faktoren (pH-Wert, O2-Versorgung)
47
Q

Wie erfolgt die nervale Erregung der glatten Muskelzellen?

A
  • keine motorische Endplatte

- Transmitter werden in direkter Nähe der Muskelzellen von vegetativen Nervenfasern ausgeschüttet

48
Q

Wie kann das Ausmaß der Kontraktion in der glatten Muskelzelle reguliert werden?

A
  • kein Alles-oder-Nichts-Prinzip
  • zunehmende Depolarisation der Muskelzelle führt zum verstärkten Ca-Einstrom in die Zelle -> zunehmende Kontraktion
  • Hyperpolarisation führt zur Relaxation der glatten Muskelzelle
49
Q

Beschreiben Sie den Kontraktionsablauf in der glatten Muskelzelle

A
  • ähnliche Aktin-Myosin-Interaktionen wie in Skelettmuskelzelle
  • wenig SR + T-Tubuli -> Großteil des Ca kommt vom EZR über spannungsabh. spezifische Ca-Kanäle + unspezifische Kationenkanäle
  • Ca bindet an Calmodulin -> Komplex aktiviert MLCK -> ATP-Spaltung und Phosphatübertragung auf leichte Kette der Myosinköpfe
  • Myosinkopf hat jetzt ATPase-Aktivität -> Querbrückenzyklus
  • bei sinkendem Ca -> Dephosphorylierung der leichten Ketten durch MLCP -> Kontraktion beendet
50
Q

Der Tonus der glatten Muskulatur kann auf molekularer Ebene gesteigert werden durch…

A

Phosphorylierung der leichten Kette des Myosins

51
Q

Was geschieht mit Calcium zur Relaxation der glatten Muskelzelle?

A

Der größte Teil wird wieder in den EZR gepumpt, ein geringer Teil zurück ins SR

52
Q

Was sind die Besonderheiten bei der Kontraktion der glatten Muskulatur?

A
  • tonische Kontraktionen (Aufrechterhalten einer Muskelspannung)
  • dazu: Querbrücken heften sich fest aneinander, Myosinköpfe lösen sich nicht mehr vom Aktin
  • dadurch: kein ständiger ATP-Verbrauch notwendig

Physiologie 3 (12 decks)

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