Skelett- (willkürlicher) Muskel ist ein hierarchisch organisiertes Gewebe, das auf Kraftgeneration und Bewegung ausgelegt ist. Das Verständnis seiner Struktur vom Makroskopischen bis zum Molekularen zeigt, wie Kontraktion erfolgt.
Strukturelle Hierarchie
- Muskelfaser (Zelle): Langer, multikerniger Zylinder, begrenzt durch das Sarcolemm.
- Myofibrillen: Stäbchenartige Bündel, die das Sarkoplasma füllen; enthalten sich wiederholende Sarkomere.
- Sarkomer: Die funktionelle kontraktile Einheit, definiert als das Segment zwischen zwei Z-Scheiben.
- Myofilamente:
- Dünne (Aktin-)Filamente – verankert an Z-Scheiben.
- Dicke (Myosin-)Filamente – zentriert im Sarkomer.
- Regulatorische Proteine: Troponin und Tropomyosin auf Aktin; kontrollieren Querbrückenbildung.
- Titin: Riesiges elastisches Protein, das die halbe Sarkomerlänge überspannt; liefert passive Steifigkeit und Rückzugskraft.
- Sarkoplasmatisches Retikulum (SR): Spezialisierter Ca²⁺-Speicher; gibt Ca²⁺ bei Depolarisation frei.
- T-Tubuli: Invaginationen des Sarcolemms; leiten Aktionspotenziale tief in die Faser.
- Motorische Einheit: Ein α-Motoneuron plus alle Muskelfasern, die es innerviert.
- Sehne: Dichtes Bindegewebe, das Muskel an Knochen befestigt; überträgt Kraft.
Kontraktionsablauf
- Aktionspotential wandert durch T-Tubuli → löst Ca²⁺-Freisetzung aus SR aus.
- Ca²⁺ bindet an Troponin → Tropomyosin verschiebt sich → legt Myosin-Bindungsstellen auf Aktin frei.
- Myosinköpfe binden an Aktin → Kraftschlag (ATP-getrieben) → Filamentgleiten.
- Ca²⁺ wird zurück ins SR gepumpt → Relaxation.
