Muskelgewebe

Question 1

Wie werden Aktinfilamente stablisiert?

Answer 1

Nebulin und Tropomyosin verhindern die Depolarisation

Question 2

Welche Proteine blockieren die Myosinbindungsstellen am Aktin?

Answer 2

Tropomyosin

In glatter Muskulatur auch noch Caldesmon, Calponin

Question 3

Welche Proteine interagieren mit den Aktinfilamenten der Muskulatur?

Answer 3

Troponin in quergestreifter Muskulatur

Calmodulin in glatter Muskulatur

Question 4

Was ist die Aufgabe der Myosinfilamente?

Answer 4

Gleiten unter ATP-Verbrauch an Aktinfilamenten entlang —> Kontraktion

Question 5

Was befindet sich an den Myosinköpfen?

Answer 5

Bindestelle für Aktin

ATPase Aktivität

Question 6

Wie sind Sarkomere aufgebaut?

Answer 6

Z-Streifen: trennen Sarkomere voneinander, dienen Aktinfilamenten als Verankerung

I-Bande: Aktinfilamente

A-Bande:

• außen Aktin und Myosin
• zentral: H-Zone my Myosinfilamenten (ohne Köpfe)
• M-Streifen mittig, Verankerung der Myosinfilamente

Question 7

Wie sind die Sarkomere verankert?

Answer 7

• Quervernetzung der Z-Scheiben, Intermediärfilamente
• Verbindung von Aktin mit Sarkolemm und EZM über Dystrophin-Glykoprotein-Komplex
• Verankerung im Endomysium mittels Kollagenfibrillen

Question 8

Was ist die Funktion von Titin?

Answer 8

Elastisch, schützt vor Überdehnung, bringt Sarkomer nach dehnung in den Ausgangszustand zurück

Question 9

Wie läuft der Kontraktionszyklus ab?

Answer 9

• Ruhestellung: keine Interaktion zw. Aktin und Myosin, da Bindungsstellen blockiert
• Aufrichten des Myosinkopfes
• Myosin-ATPase: ATP —> ADP + Pi, Myosin ändert seine Konformation
• Querbrückenbildung: Ca bildet an Begleitproteine —> Myosinbindungsstellen frei
  Myosin bindet an Aktin im 90° Winkel
• Kraftschlag des Myosinkopfes: ADP + Pi werden abgegeben, Myosinkopf knickt um 45° ab —> Verkürzung Sarkomer
• ATP bindet an Myosinkopf —> Konformationsänderung —> Querbrücken werden gelöst

Question 10

Was sind die Bedingungen für den Ablauf des Kontraktionszykluses?

Answer 10

Ausreichend ATP, viel Ca intrazellulär

Question 11

Wie oft kann der Kontraktionszyklus wiederholt werden?

Answer 11

• solange genug Ca vorhanden ist

- abhängig von ATPase-Aktivität 10-100 Zyklen/sek

Question 12

Woher kommt die Energie für den Ablauf des Querbrückenzyklus?

Answer 12

• Phosphokreatinstoffwechsel
• Myokinase = Adenylatkinase
• Glucose-Alanin-Zyklus
• Cori-Zyklus

Question 13

Wo findet die Kreatinsynthese statt? Nenne die Reaktion und das Enzym.

Answer 13

In der Niere:
Arginin-Glycin-Amidinotransferase: Arginin + Glycin —> Ornithin + Guanidinoacetat

Dann in der Leber:
Guanidinoacetat-Methyltransferase mit SAM: Methylierung von Guanidinoacetat zu Kreatin

Question 14

Welche Reaktion macht die Kreatinkinase?

Answer 14

Kreatin + ATP —> Phosphokreation + ADP

Question 15

Wie wird Kreatin abgebaut?

Answer 15

Phosphokreatin wird nicht-enzymatisch unter Abspaltung des Phosphatrests und Ringschluss in Kreatinin umgewandelt —> Ausscheidung über Urin

Question 16

Welche Reaktion katalysiert die Myokinase?

Answer 16

ADP + ADP —> ATP + AMP

Im Intermembranraum der Mitochondrien

Question 17

Wie läuft der Glucose-Alanin-Zyklus ab?

Answer 17

• Alanin vom Muskelabbau —> Transport zur Leber
• Alanin-Aminotransferase: Alanin —> Pyruvat
• Pyruvat —> Gluconeogenese —> Glucose —> Transport zum Muskel
• energiegewinnender Abbau von Glucose

Question 18

WIe läuft der Cori-Zyklus ab?

Answer 18

• bei O2-Mangel: LDH reduziert Pyruvat zu Lactat = anaerobe Glykolyse
• Lactat wird über Blut zur Leber transportiert, LDH oxidiert es zu Pyruvat
• Pyruvat = Ausgangsstoff der Gluconeogenese —> Glucose wird zum Muskel transportiert
• im Muskel: Glucose zur Energiegewinnung

Question 19

Was sind Eigenschaften der glatten Muskelzelle?

Answer 19

• spindelförmige Zelle mit 1. Kern
• Caveolae zur Ca-Aufnahme
• schwach ausgeprägtes SR
• Myofilamente ungeordnet
• keine Sarkomere
• Aktivierung durch Phosphorylierung der leichten Myosinkette durch die MLKK
• Verankerung in Dense bodies statt Z-Streifen
• dense bodies durch Desmin, Vimentin, etc. verbunden

Question 20

Was charakterisiert Single-unit-Typen?

Answer 20

• Zellverband, Zellen durch gap junctions verbunden
• kontrahieren gemeinsam
• Kontraktionsreize: Schrittmacherzellen

Question 21

Was charakterisiert multi-unit-Typen?

Answer 21

• Einzelzellen, kontrahieren einzeln

- Kontraktionsreize: neuromuskuläre Erregungsübertragung

Question 22

Wie läuft die Elektro-mechanische Kopplung bei der glatten Muskulatur ab?

Answer 22

• Reiz öffnet Ca-Kanäle —> Ca-Einstrom
• Ca-Ausschüttung aus dem SR via Phospholipase C und IP3
• Ca bindet an Calmodulin
• Calcium-Calmodulin-Komplex aktiviert Myosin-leichte-Ketten-Kinase
• MLKK phosphoryliert leichte Kette des Myosins
• ATPase-Aktivität —> Myosin interagiert mit Aktin —> Kontraktion

Question 23

Wodurch wird die Kontraktion in der glatten Muskulatur gesteuert?

Answer 23

Phosphorylierung des Myosinfilaments

Blockierung der Bindungsstellen am Aktinfilament

Question 24

Wie wird die Kontraktion in der glatten Muskulatur beendet?

Answer 24

Myosin muss dephosphoryliert werden, interagiert dann nicht mehr mit Aktin

• [Ca] niedrig —> Myosin-leichte-Ketten-Phosphatase aktiv
• NO, cGMP, Proteinkinase G, cAMP und PKA aktivieren MLKP
• cGMP und cAMP hemmen MLKK

Question 25

Wie kann die Ca-Konzentration in glatten Muskelzellen gesenkt werden?

Answer 25

- Ca wird durch Transporter ins SR/EZM gepumpt | - Hyperpolarisation der Zellmembran: Öffnung von spannungsaktivierten Ca-Kanälen wird verhindert —> kein Ca-Einstrom

Question 26

Was sind die Merkmale einer Skelettmuskelfaser?

Answer 26

- viele randständige Kerne - T-Tubuli - SR: L-Tubuli mit Terminalzisternen - regelmäßige Anordnung —> Sarkomere - Verankerung der Sarkomere im Z-Streifen mittels Intermediärfilamenen und in der Zellmembran - Regeneration über Satellitenzellen

Question 27

Welche Strukturen sind bei der Kontraktion der Skelettmuskulatur beteiligt?

Answer 27

- Motorische Endplatte: Muskelfaser wird von einem alpha-Motoneuron innerviert - motorische Einheit: Summe aller Muskelfasern, die von einem alpha-Motoneuron innerviert werden

Question 28

Welche Transmitter und Rezeptoren sind an der motorischen Endplatte beteiligt?

Answer 28

Acetylcholin bindet an nicotinergen Acetylcholinrezeptor

Question 29

Wie wird die synaptische Übertragung an der motorischen Endplatte beendet?

Answer 29

Acetylcholinesterase spaltet Acetylcholin zu Cholin + Acetat

Question 30

Erkläre die neuromuskuläre Übertragung an der motorischen Endplatte

Answer 30

1. AP breitet sich über Axon eines alpha-Motoneurons aus 2. Axon verzweigt sich, erreicht mehrere Muskelfasern gleichzeitig 3. chemische Synapse: motorische Endplatte 4. durch AP an Präsynapse: Ausschüttung von ACh 5. ACh bindet an nicotinerge ACh-Rezeptoren —> Depolarisation 6. Erhöhung des Endplattenpotentials, wenn CShwellenpotential überschritten wird —> exzitatorisches postsynaptisches Potential 7. durch EPSP Öffnung von spannungsaktivierten Na+ Kanälen —> AP 8. Ausbreitung des AP übers Sarkolemm —> Kontraktion

Question 31

Wie wirken nicht-depolarisierende Muskelrelaxanzien und wie kan die Wirkung bekämpft werden? Nenne ein Beispiel

Answer 31

- kompetitive Antagonisten am nicotinergen ACh-Rezeptor ohne diesen zu aktivieren - können durch ausreichend ACh wieder verdrängt werden —> Acetylcholinesterasehemmer Curare

Question 32

Wie wirken depolarisierende Muskelrelaxantien? Nenne ein Beispiel

Answer 32

- Agonisten am nicotinergen ACh-Rezeptor - dauerhafte Depolarisation der postsynaptischen Muskelzellmembran - da keine Repolarisation —> keine AP können ausgelöst werden —> Lähmung Succinylcholin

Question 33

Wie erfolgt die elektromechanische Kopplung am Sekelttmuskel?

Answer 33

1. AP breitet sich bis zu T-Tubuli aus 2. spannungsabhängige Ca Kanäle = Dihydropyridin-Rezeptoren öffnen —> Konformationsänderung 3. Protein-Protein-Interaktion DHP-Rezeptor mit Ryanodin-Rezeptor im SR 4. Ca Einstrom aus SR ins Sarkoplasma 5. Ca Konzentration steigt 6. Konformationsänderung der Begleitprotein durch Bindung von Ca —> Myosinbindungsstellen auf Aktin werden durch Tropomyosin freigegeben 7. Interaktion Aktin & Myosin —> Kontraktion 8. Beendigung der Kontraktion durch Senkung der [Ca] und Repolarisation durch Cl Kanäle

Question 34

Was unterscheidet den anatomischen und den physiologischen Querschnitt eines Muskels?

Answer 34

Anatomisch: Querschnitt an dickster Stelle des Muskelbauchs Physiologisch: Querschnitt aller Muskelfasern - bei gefiederten Muskeln größer als anatomischer Querschnitt

Question 35

Was kennzeichnet eine Unterstützungszuckung?

Answer 35

- erst isometrische, dann isotonische Kontraktion | - Bsp.: Aufheben eines schweren Gegenstandes —> Kraft bei konstanter Länge, dann Verkürzung um Gegenstand aufzuheben

Question 36

Was ist eine Anschlagszuckung?

Answer 36

- erst isotonisch, dann isometrische Kontraktion | - Bsp.: Kieferschluss

Question 37

Wodurch kann die Kraftentwicklung bei Skelettmuskeln gesteuert werden?

Answer 37

- Länge der Sarkomere —> optimale Überlappung von Aktin und Myosin - Aktionspotentialfrequenz des alpha Motoneurons —> tetanische Kontraktion - Anzahl der gleichzeitig aktivierten motorischen Einheiten

Question 38

Was ist eine tetanische Kontraktion?

Answer 38

- Verschmelzung von Kontraktionen - erfolgt, wenn 2. AP eintritt obwohl Muskel noch kontrahiert ist —> Steigerung der Aktionspotentialfrequenz —> Steigerung Kraftentwicklung

Question 39

Was ist das Hebelgesetz?

Answer 39

Kraft * Kraftarm = Last * Lastarm

Question 40

Definition Muskelleistung

Answer 40

Muskelleistung = Muskelkraft * Verkürzungsgeschwindigkeit P = F * s/∆t [W]

Question 41

Wann erreicht die Skelettmuskelkraft ihr Maximum?

Answer 41

Bei 1/3 Maximalkraft

Question 42

Was kann bei der Elektromyografie dargestellt werden?

Answer 42

Tonische und phasische Muskelaktivität = Haltearbeit & Bewegungsarbeit

Question 43

Was für Skelettmuskelfasertypen gibt es? Woraus wird die Energie bezogen?

Answer 43

Typ-I: slow-twitch, langanhaltende Kontraktion - Verbrennung von FS, viel O2 und Mitochondrien benötigt Typ II: fast twitch, kurze und kraftvolle Kontraktionen - anaerobe Glykolyse, viel LDH zur Lactatumwandlung