Muskelkontraktion auf molekularer Ebene: Aktin, Myosin und die Schiebefilament-Theorie

Muskelkontraktion ist ein molekularer Prozess, der chemische Energie (ATP) in mechanische Kraft umwandelt.

1. Aktionspotential → Sarcolemma → T-Tubuli → Sarkoplasmatisches Retikulum (SR) Ca²⁺-Freisetzung.
2. Ca²⁺ bindet Troponin C → Tropomyosin verschiebt sich → legt Myosin-Bindungsstellen auf Aktin frei.
3. Kreuzbrücken-Zyklus:
   • Myosinkopf (gespannt, ADP+Pi gebunden) bindet an Aktin.
   • Power Stroke: Pi-Freisetzung → Myosinkopf rotiert → zieht Aktin zur M-Linie.
   • ADP-Freisetzung; ATP bindet → Myosin löst sich.
   • ATP-Hydrolyse → Myosin spannt sich neu.
4. Schiebefilamente: Wiederholte Zyklen → Aktin gleitet über Myosin → Sarkomer verkürzt sich → Muskelzelle verkürzt sich → Sehne zieht Knochen → Gelenkbewegung.
5. Relaxation: AP stoppt → Ca²⁺ zurück in SR gepumpt → Tropomyosin bedeckt Stellen → Kreuzbrücken lösen sich → passive/elastische Rückstellung stellt Länge wieder her.

Dieser Zyklus erfolgt in Millisekunden; Summation von Motor-Einheiten produziert abgestufte Kraft. Leichenstarre = kein ATP → permanente Kreuzbrücken.