Funktionsweise von Muskeln
Muskeln sind kontraktile Organe. Die Bezeichnung „kontraktil“ bezieht sich auf ihre Fähigkeit, sich zusammenziehen und wieder entspannen zu können. Viele Muskeln ähneln unter Anspannung einem Mäuschen. Darauf lässt sich ihr Name zurückführen (lat. musculus = Mäuschen). Dieses Zusammenspiel aus Kontraktion und Relaxation ermöglicht sowohl die bewusst gesteuerten Bewegungen als auch die unbewusst im Körperinneren ablaufenden Funktionen. Dadurch ermöglichen sie unter anderem Bewegungen des Skeletts oder das Ablaufen innerer Körperfunktionen.
Die Gesamtheit der Muskeln wird als Muskulatur bezeichnet. Sie lässt sich in glatte Muskulatur und quergestreifte Muskulatur einteilen. Letztere wird weiter nach der Herzmuskulatur und der Skelettmuskulatur unterschieden. Bewusst steuern lässt sich nur die Muskulatur des Skeletts.
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Viele Muskeln ähneln unter Anspannung einem Mäuschen. Darauf lässt sich ihr Name zurückführen: der lateinische Name für Mäuschen lautet musculus.
Wie ein Muskelbündel aufgebaut ist, zeigt das folgende Video:
Auslöser für die Kontraktion eines Muskels sind Nervenimpulse. Diese lösen eine Reihe von Wechselwirkungen zwischen den Filamenten aus. Also Folge gleiten die Myosin- und Aktinfilamente in Längsrichtung ineinander, wodurch sich die jeweiligen Sarkomere verkürzen und die dazugehörige Muskelfaser zusammenzieht.
Verschiedene Muskelarten
Muskelfasern werden auch als Muskelfaserzellen oder Myozyten bezeichnet. Sie bilden die zelluläre Basiseinheit der quergestreiften Skelettmuskulatur und kommen innerhalb eines Skelettmuskels in Bündeln von 0,1 Millimeter bis 1 Millimeter Durchmesser vor. Ihre Länge richtet sich nach der Länge des Muskels.
Die kleinste funktionelle Einheit der Muskelfasern bilden die Sarkomere. Diese bestehen aus Myosin- und Aktinfasern, die vom größten im menschlichen Körper vorkommenden Protein (Titin) zusammengehalten werden. In der Mitte eines Sarkomers überwiegen die parallel zueinander angeordneten dicken Myosinfasern. Myosin zählt zu den Motorproteinen und setzt die mit der Nahrung aufgenommene chemische Energie in Bewegungen des Muskels um. Aktin gehört zu den Strukturproteinen und sorgt mit seinen schmalen Filamenten für Elastizität und Stabilität.
Muskelfasern besitzen als funktionelle Einheiten Muskelfibrillen (Myofibrillen). Diese bestehen aus mehreren hundert Sarkomeren, die sich aus Myosin- und Aktinfilamenten zusammensetzen. An ihren Enden werden die Sarkomere durch sogenannte Z-Scheiben (Zwischen-Scheiben) begrenzt, in denen die dünnen Filamente des Aktins zusammenlaufen.
In der Mitte des Sarkomers treffen sie dagegen auf die dickeren Myosinfilamente. Durch diesen Aufbau ergeben sich helle Banden mit schmalen Aktinfilamenten an den Enden und dunklere mit dicken Myosinfilamenten in der Mitte der Sarkomere.
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Diese Schema geht von oben nach unten weiter ins Detail. Oben: Skelettmuskel. Mitte: Muskelfaszie. Unten: Muskelfaser mit Sarkomeren
Die Muskelfasern der einzelnen Muskeln sind üblicherweise über Sehnen mit den Knochen des Skeletts verbunden.
Die größte Gruppe unter den Muskeln bilden die quergestreiften Skelettmuskeln. Ein einzelner Skelettmuskel enthält mehrere Fleischfasern, die von einer elastischen Faszienhülle umschlossen werden und an dieser über weiteres Bindegewebe befestigt sind. Eine Fleischfaser besteht aus bis zu zwölf Muskelfasern, die ein Faserbündel bilden und sich gegeneinander verschieben lassen. Dadurch ist gewährleistet, dass der Muskel elastisch und anschmiegend ist.