Grundlagen der Anatomie & Physiologie - Sportlerei … · Lernziele – Anatomie & Physiologie Mit Durcharbeiten dieses Lehrbriefes sollen sie… den menschlichen Körper in seinem

Anatomie & Physiologie SPORTLEREI AKADEMIE

Copyright © SPORTLEREI AKADEMIE 2016 Seite | 1

Grundlagen der Anatomie & Physiologie

Lehrbrief 1 zum Studiengang Fitnesstrainer/-in-B-Lizenz

Autor(en):

Florian Münch

Diana Stark

Impressum:

SPORTLEREI AKADEMIE

Kistlerhofstr. 70, Gebäude 160

81379 München

Tel: 089 / 72 630 740

Fax: 089 / 72 634 068

Net: www.sportlerei-akademie.de

E-Mail: [email protected]

Copyright © SPORTLEREI AKADEMIE 2016

Alle Rechte vorbehalten

Hinweis:

Um die Lesbarkeit des Textes zu vereinfachen, wurde auf das gemeinsame Verwenden

männlicher und weiblicher Bezeichnungen verzichtet. Wir danken allen Leserinnen für ihr

Verständnis.

http://www.sportlerei-akademie.de/



Bearbeitung des Lehrbriefes

So gehen Sie vor:

Zunächst lesen Sie bitte das gesamte Kapitel durch.

Bearbeiten Sie dann die einzelnen Abschnitte des Kapitels.

Lesen Sie sie aufmerksam durch und versuchen Sie dabei, die Sachverhalte der einzelnen

Abschnitte zu erfassen und auf bereits vorhandenes Wissen oder Erfahrungen aus der

Praxis zu beziehen (die wichtigsten Informationen werden am Ende des Kapitels

zusammengefasst).

Nutzen Sie im Zweifel auch andere Nachschlagewerke (z.B. Bücher oder das Internet).

Mit den Aufgaben am Ende des Kapitels können Sie überprüfen, ob Sie das Kapitel

verstanden haben und in der Lage sind, das erarbeitete Wissen wiederzugeben. Die

Lösungen finden Sie im Anhang.

Fachwörter und fremdartige Begriffe sind unterstrichen und im angehängten Glossar

erklärt.

Verweise auf bereits behandelte Themen und Inhalte sind mit Q (für Querverweis

gekennzeichnet)



Lernziele – Anatomie & Physiologie

Mit Durcharbeiten dieses Lehrbriefes sollen sie…

den menschlichen Körper in seinem zellstrukturierten Aufbau kennen lernen.

Merkmale, Aufbau und Funktionsweisen des aktiven und passiven Bewegungsapparates

kennen.

die relevante Skelettmuskulatur in ihrer Gesamtheit und Funktion kennen

(Muskelkatalog!).

Kenntnis über Anpassungseffekte verschiedener Funktionsstrukturen des menschlichen

Körpers durch Belastung erlangt haben.

die Funktionsweise des Herz-Kreislaufsystems sowie den Aufbau des Herzens kennen.

die verschiedenen Körpertypen nach Sheldon kennen.

Zusätzlich sollen Sie den Muskelkatalog durcharbeiten. Hier finden Sie die wesentliche

Skelettmuskulatur des menschlichen Körpers in Funktion, Ansatz und Ursprung. Am Ende

eines jeden (Muskel-)Kapitels sind ebenfalls Lernkontrollfragen zu beantworten, die der

reinen Reproduktion der einzelnen Muskeln mit Funktion, Ansatz und Ursprung dienen.



Inhalt

1 Einleitung: Der menschliche Körper ............................................................................7

1.1 Die Zelle als kleinste Einheit ................................................................................................................... 7

1.1.1 Die Zellmembran............................................................................................................................ 7

1.1.2 Das Zytoplasma .............................................................................................................................. 7

1.1.3 Der Nukleus (Nukleolus) ................................................................................................................ 8

1.2 Anpassungen der Zelle durch Training ................................................................................................... 9

1.3 Die Gewebearten .................................................................................................................................. 10

1.3.1 Binde- und Stützgewebe .............................................................................................................. 10

1.3.2 Muskelgewebe ............................................................................................................................. 10

1.3.3 Nervengewebe ............................................................................................................................. 10

1.3.4 Epithelgewebe ............................................................................................................................. 11

1.4 Zusammenfassung von Kapitel 1 .......................................................................................................... 12

1.5 Lernkontrollfragen zu Kapitel 1 ............................................................................................................ 13

2 Der passive Bewegungsapparat ................................................................................ 14

2.1 Das Skelett und die Knochen ................................................................................................................ 14

2.1.1 Zusammensetzung ....................................................................................................................... 15

2.1.2 Funktion der Knochen .................................................................................................................. 16

2.1.3 Knochenformen ........................................................................................................................... 16

2.1.4 Aufbau (am Beispiel des Röhrenknochens) ................................................................................. 16

2.1.5 Bestandteile (von innen nach außen): ......................................................................................... 16

2.1.6 Knochentypen .............................................................................................................................. 17

2.2 Knorpel ................................................................................................................................................. 18

2.3 Bänder .................................................................................................................................................. 18

2.4 Die Gelenke .......................................................................................................................................... 19

2.4.1 Synarthrosen (Unechte Gelenke) ................................................................................................. 19

2.4.2 Diarthrosen (Echte Gelenke) ........................................................................................................ 19

2.4.3 Das Schultergelenk....................................................................................................................... 21

22

Das Ellbogengelenk ....................................................................................................................................... 22

2.4.4 Das Hüftgelenk ............................................................................................................................. 23

2.4.5 Das Kniegelenk ............................................................................................................................. 24

2.4.6 Das Fußgelenk .............................................................................................................................. 26

2.5 Die Wirbelsäule .................................................................................................................................... 27

2.5.1 Aufbau.......................................................................................................................................... 27

2.5.2 Funktionen ................................................................................................................................... 28



2.5.3 Bewegungsrichtungen ................................................................................................................. 28

2.5.4 Die Wirbel .................................................................................................................................... 28

2.5.5 Die Bandscheiben ........................................................................................................................ 30

2.5.6 Fehlstellungen der Wirbelsäule ................................................................................................... 31



3 Der aktive Bewegungsapparat .................................................................................. 34

3.1 Skelettmuskulatur ................................................................................................................................ 34

3.1.1 Ursprung und Ansatz ................................................................................................................... 35

3.1.2 Gewebeeinteilung ........................................................................................................................ 35

3.1.3 Köpfigkeit der Muskeln ................................................................................................................ 37

3.1.4 Muskelfasertypen ........................................................................................................................ 37

3.1.5 Aufbau (eines Skelettmuskels) ..................................................................................................... 38

3.1.6 Kontraktion .................................................................................................................................. 39

3.1.7 Calcium und Magnesium bei der Muskelkontraktion .................................................................. 40

3.1.8 Kontraktionsformen ..................................................................................................................... 41

3.1.9 Funktionalität der Muskeln .......................................................................................................... 41

3.1.10 Inter- und Intramuskuläre Koordination ...................................................................................... 43

3.2 Anpassungserscheinungen der Skelettmuskulatur .............................................................................. 43

3.2.1 Hypertrophie – eine Aktivierung von Satellitenzellen ................................................................. 44

3.2.2 Sehnen und Hilfseinrichtungen der Muskulatur .......................................................................... 45



4 Das Herz-Kreislauf-System ........................................................................................ 49

4.1 Das Herz ................................................................................................................................................ 49

4.1.1 Aufbau.......................................................................................................................................... 49

4.1.2 Arbeitsphasen .............................................................................................................................. 50

4.2 Die Gefäße ............................................................................................................................................ 51

4.2.1 Arterien (Schlagadern) ................................................................................................................. 51

4.2.2 Venen (Adern) .............................................................................................................................. 51

4.2.3 Kapillare (Haargefäße) ................................................................................................................. 51

4.3 Das Blut ................................................................................................................................................. 51

4.3.1 Bestandteile des Blutes ................................................................................................................ 51

4.3.2 Aufgaben des Blutes .................................................................................................................... 51

4.4 Der Blutdruck ........................................................................................................................................ 51

4.4.1 Systole .......................................................................................................................................... 52



4.4.2 Diastole ........................................................................................................................................ 52

4.5 Körperkreislauf ..................................................................................................................................... 52

4.5.1 Der große Körperkreislauf ........................................................................................................... 52

4.5.2 Der kleine Körperkreislauf (Lungenkreislauf) .............................................................................. 54



5 Die Körpertypen (nach Sheldon) ............................................................................... 57

5.1 Der Leptosome – der ektomorphe Typ ................................................................................................ 57

5.2 Der Athlet – der mesomorphe Typ ....................................................................................................... 58

5.3 Der Pykniker – der endomorphe Typ .................................................................................................... 58

5.4 Der Mischtyp ........................................................................................................................................ 58



6 Lösungen zu den Lernkontrollfragen ......................................................................... 61

6.1 Lösungen zu Kapitel 1 ........................................................................................................................... 61





7 Tabellenverzeichnis .................................................................................................. 66

8 Abbildungsverzeichnis .............................................................................................. 66

9 Glossar ..................................................................................................................... 67

10 Literaturverzeichnis .................................................................................................. 74



2.5 Die Wirbelsäule

Die Wirbelsäule ist die kräftige, stützende, tragende und flexible Säule des menschlichen Skeletts, die Kopf und

Rumpf aufrecht hält und durch die wir den Hals und den Rücken drehen und beugen können.

2.5.1 Aufbau

Sie besteht aus den echten Wirbeln (Hals-, Brust- und Lendenwirbel) und aus den falschen Wirbeln (Kreuz- und

Steißwirbel), den Zwischenwirbelscheiben (Bandscheiben), und wird gesichert von starken Bändern und

Muskeln.

Die Form erinnert von der Seite an eine Doppel-S und unterteilt sich in zwei Lordosen und zwei Kyphosen.

Durch diese physiologischen Krümmungen ist die Wirbelsäule zehnmal widerstandsfähiger als eine gerade

ausgebildete Säule. Bei jedem Menschen kann diese Form abhängig vom Alter, der Belastung, der genetischen

Konstitution und dem Geschlecht eine individuelle Form annehmen.

Die Wirbelsäule besteht in Zahlen aus:

7 Halswirbeln (Lordose, C1-C7)

12 Brustwirbeln (Kyphose, Th1-Th12)

5 Lendenwirbeln (Lordose, L1-L5)

5 Kreuzwirbeln (sind verschmolzen zum Os sacrum)

4-5 Steißwirbeln (Kyphose, sind verschmolzen zum Os coccygis)

also insgesamt 33-34 Wirbeln und 23 Bandscheiben (Zwischenwirbelscheiben)

Abbildung 16 Wirbelsäule (Quelle: onmeda.de)



Sie ist oben (kranial) über die beiden Kopfgelenke mit dem Schädel und unten (kaudal) über die beiden

Iliosakralgelenke mit den beiden Hüftbeinen verbunden. An dieser Kopf- und Beckenaufhängung kommt es oft

zu Funktionsstörungen an der Wirbelsäule.

Als wichtigste Bänder sind das vordere Längsband, welches als Grenzlamelle zwischen Wirbelkörper und

Brustkorb- bzw. Bauchraum liegt und als breites Band über alle Wirbelkörpervorderseiten vom Kreuzbein bis

zum Kopf zieht und das hintere Längsband, welches entlang der Rückseite des Wirbelkörpers zieht und die

Vorderwand des Rückenmarkskanals auskleidet zu nennen. Die Wirbelkörper sind außerdem noch miteinander

durch Bänder verbunden.

EXKURS Iliosakralgelenk (ISG): Zwischen dem Kreuzbein (unterhalb des fünften Lendenwirbels) und dem

Darmbein (unterhalb des Beckenkamms) befindet sich das Kreuz-Darmbein-Gelenk (lat. Iliosakralgelenk) oder

kurz ISG. Es unterliegt besonderer Beanspruchung und gilt als Schlüsselgelenk für viele funktionsbedingte

Schmerzen und Beschwerden. Das ISG ist nicht, wie lange behauptet, steif und unbeweglich. Durch

Verschiebungen des ISG kann es durch Schonhaltung zu Folgeerkrankungen jeglicher Art kommen. Wenn man

das weiß, kommt es auch nicht mehr zu dem Irrglauben, ein Bein könne länger sein als das andere. Es handelt

sich dabei lediglich um eine Verschiebung oder Blockade des ISG, die leicht zu beheben ist. Ausgelöst werden

diese Blockaden durch Fehlhaltungen beim Sitzen, Fußfehlhaltungen, monotone Körperpositionen oder auch

Überlastungen beim Sport. Viele Beinlängendifferenzen sind auf Probleme des Iliosakralgelenks zurückzuführen

und dementsprechend auch behandelbar.

2.5.2 Funktionen

Stützfunktion (Achse für das gesamte Skelett- und Muskelsystem)

Puffer- und Stoßdämpferfunktion (durch die Doppel-S-Form und die Bandscheiben)

Belastungsaufnahme (Aufnahme und Weiterleitung von Belastungen)

Haltungsfunktion (aufrechte Haltung)

Bewegungsfunktion (erlaubt Vorwärts-, Rückwärts-, Seitbewegungen und Drehungen)

Schutzfunktion (Rückenmark)

2.5.3 Bewegungsrichtungen

Differenziert nach Wirbelsäulenabschnitten ergeben sich folgende Bewegungen:

Vor- und Rückwärtsbewegung (Flexion und Extension)

Seitneigung (Lateralflexion)

Drehung (Rotation)

Im Bereich der Halswirbelsäule ist die größte Beweglichkeit gegeben. Hier können alle drei Bewegungen in sehr

großem Umfang ausgeführt werden.

Der Brustwirbelbereich ist da schon starrer und kann die Extension nur noch begrenzt ausführen. Hier sind

hauptsächlich die Lateralflexion und die Rotation möglich.

Der Lendenwirbelbereich hingegen kann sich kaum rotieren. Dafür ist die Flexion und Extension sehr

ausgeprägt.

2.5.4 Die Wirbel

Die Wirbelkörper, die aus der spongiösen Knochensubstanz bestehen, bilden das eigentliche Trage- bzw.

Stützelement der Wirbelsäule. Durch die Neigung der Gelenkflächen an den Gelenkfortsätzen wird bestimmt,

wie beweglich der jeweilige Abschnitt der Wirbelsäule ist.



2.5.4.1 Aufbau

Die Wirbelkörper bestehen grundsätzlich aus:

dem Wirbelkörper

dem Wirbelbogen: hinterer Teil des Wirbelkörpers

dem Wirbelloch: zwischen dem Wirbelkörper und dem Wirbelbogen, dort ziehen sich die

Nervenstränge des Rückenmarks durch

den beiden Querfortsätzen: seitlich am Wirbelbogen, zwei obere und zwei untere, darüber

haben die benachbarten Wirbel über Wirbelgelenke Kontakt miteinander

dem Dornfortsatz: hinter dem Wirbelloch

den Gelenkfortsätzen

Die Wirbelgelenke der Wirbelsäule haben einen Radius ähnlich dem eines Kugelgelenks, haben aber keinen

großen Bewegungsspielraum. Sie verfügen über eine Gelenkkapsel, die sehr viele Schmerzfasern besitzt. Die

Wirbelbogengelenke verhindern das Verrutschen und Verdrehen der Wirbel.

Abbildung 17 Wirbelkörper (Quelle: busaca.com)

Abbildung 18 Wirbelkörper von oben (Quelle: onmeda.de)

http://www.onmeda.de/lexika/anatomie/skelett.html?gfx=4



Abbildung 19 Wirbelkörper von oben Abbildung 20 Querschnitt Lendenwirbelsäule (19 +20: Quelle: onmeda.de)

2.5.5 Die Bandscheiben

Die Bandscheiben sind Knorpelscheiben, die sich zwischen den einzelnen Wirbeln befinden. Es gibt insgesamt

23 Bandscheiben, die aus einem Ring aus festen kollagenen Fasern und einem Gallertkern mit hohem

Wassergehalt bestehen. Der äußere Faserring ist mit den Deckplatten der Wirbelkörper verwachsen. Der

Gallertkern kann viel Wasser binden und dient somit als Stoßdämpfer für alle Belastungen. Da die Bandscheibe

nicht mit Blutgefäßen durchzogen ist, muss sie durch einen Wechsel von Be- und Entlastung ernährt werden.

Da der Druck der in der Wirbelsäule von oben nach unten zunimmt, ist die Druckbelastung im

Lendenwirbelbereich am Größten.

Es kann durch hohe Belastungen und der Stellung der Wirbelsäule zu Verschleißerscheinungen und einer

Abnahme der Bandscheibenhöhe kommen. Dadurch erschlaffen die beiden Längsbänder und die Wirbel

können anfangen, sich gegeneinander zu bewegen. Das kann eine Einengung der Zwischenwirbellöcher und

damit eine Bedrängung und Reizung der hier austretenden Nervenwurzeln zur Folge haben, die unangenehm

bis schmerzhaft sein kann.

Da die Zwischenwirbelgelenke jetzt höheren Druckbelastungen ausgesetzt sind, kommt es oft zu einem

erhöhten Knorpelverschleiß (Arthrose).

Abbildung 21 Bandscheiben und Wirbelkörper (Quelle: onmeda.de)



EXKURS Bandscheibenverletzungen: Durch einen Unfall, Abnutzung, hohen Druck, zu hohes Gewicht oder

falsches Heben können Verletzungen der Bandscheiben entstehen. Diese Verletzungen können jeden

Menschen treffen, egal ob die Muskulatur des Rückens gut oder schlecht ausgebildet ist. Sie sind außerdem

eine beliebt Ausrede für sportliche Inaktivität, obwohl gerade ein Muskeltraining für die Schmerzlinderung

unabdingbar ist.

Bei einer Vorwölbung der Bandscheibe mit einem intakten Faserring spricht man von einer Protrusion. Meist

wird dies nicht einmal bemerkt, es kann aber empfindlich auf die Nerven drücken und einen Schmerz auslösen.

Reißt der Faserring und der Gallertkern tritt aus ist dies ein Vorfall, er wird auch Prolaps genannt. Die

Flüssigkeit drückt auf die nahegelegenen Spinalnervenwurzeln und man spürt einen dumpfen Schmerz,

Muskelverspannungen, Steifigkeit und Schmerzen im Rücken, Kribbeln, Taubheitsgefühl oder Schwäche im Bein

oder beim Prolaps im Halswirbelbereich auch im Arm. Es gibt auch Vorfälle, die nicht schmerzhaft sind und erst

nach Jahren diagnostiziert werden.

2.5.6 Fehlstellungen der Wirbelsäule

Die Wirbelsäule ist bei vielen Menschen durch verschiedene Einflüsse nicht mit der optimalen Krümmung

ausgestattet. Daher kommt es zu Fehlstellungen, die natürlich auch verschiedene Beeinträchtigungen zur Folge

haben. Diese sind im Wesentlichen:

1. normale WS-Stellung

2. der Rundrücken (ausgeprägte Kyphose am ganzen Rücken) mit Geierhals (starke Halslordose)

3. der Hohl-Rundrücken (im Brustwirbelbereich rund und im Lendenwirbelbereich ein

Hohlkreuz)

4. gerader Rücken von dorsal

5. die Skoliose (eine Seitverbiegung der Wirbelsäule)

6. starke Skoliose mit Hüftschiefstand

Abbildung 22 Fehlstellungen der Wirbelsäule (Quelle: osteovital.net)



2.6 Zusammenfassung von Kapitel 2

Das passive Bewegungssystem setzt sich aus den Knochen, dem Knorpelgewebe und den Bändern

zusammen, deren gemeinsame Hauptfunktionen der Schutz, die Stützung und die Stabilisierung

des Körpers sind. Außerdem bildet das passive Bewegungssystem das Grundgerüst der

Bewegungsfunktion.

Die wichtigste Funktion des Knochens für die menschliche Bewegung liegt in seiner Funktion als

Ansatzstelle für die Muskulatur. Das Knorpelgewebe, vor allem jedoch der hyaline Knorpel und der

Faserknorpel, dient als Druckverteiler bei mechanischen Beanspruchungen der Gelenksysteme.

Bänder fixieren zwei oder mehrere Gelenkpartner und erfüllen in erster Linie die Aufgabe der

Bewegungsführung, der Stabilität und der Bewegungsbegrenzung eines Gelenkes.

Die Bestandteile eines echten Gelenkes sind der Gelenkkopf, die Gelenkpfanne, der Gelenkspalt,

die Gelenkkapsel, der Gelenkknorpel und die Gelenkflüssigkeit. Das Bewegungsausmaß eines

Gelenkes wird durch die Form des Gelenkes, die Muskelführung, die Bänderführung und die Weite

der Gelenkkapsel bestimmt.

In der Anatomie werden sechs grundlegende Gelenkgrundformen unterschieden, die auf Grund

ihrer unterschiedlichen Anzahl von Bewegungsachsen unterschiedliche Bewegungsmöglichkeiten

aufweisen. Die Wirbelsäule ist das Achsenorgan des Körpers. Die Hauptbewegungsrichtungen sind

die Flexion, Extension, Lateralflexion und die Rotation, wobei die einzelnen

Wirbelsäulenabschnitte eine unterschiedliche Ausprägung in ihrem Bewegungsausmaß aufweisen.

Das Schultergelenk ist das instabilste, jedoch auch beweglichste Gelenk des Körpers. Es weist drei

Hauptachsen mit insgesamt sechs Hauptbewegungsrichtungen auf.

Das Ellenbogengelenk besteht eigentlich aus drei verschiedenen Gelenken, dem Oberarm-Ellen-,

Oberarm-Speichen- und dem Ellen-Speichen-Gelenk. Das Bewegungsausmaß beschränkt sich

jedoch auf zwei Achsen mit insgesamt vier Bewegungsrichtungen.

Das Hüftgelenk ist das größte und durch seine knöcherne Verbindung das stabilste Gelenk des

Körpers. Es weist drei Hauptachsen mit insgesamt sechs Hauptbewegungsrichtungen auf.

Das Kniegelenk weist zwei Hauptachsen mit insgesamt vier Hauptbewegungsrichtungen auf.

Die Sprunggelenke (oberes und unteres Sprunggelenk) weisen zwei Hauptbewegungsachsen mit

insgesamt vier Hauptbewegungsrichtungen auf.



3 Der aktive Bewegungsapparat

Der aktive Bewegungsapparat besteht aus der Skelettmuskulatur, den Sehnen und bestimmten

Hilfseinrichtungen, wie z.B. Sehnenscheiden und Schleimbeuteln.

Die Skelettmuskulatur ist hauptsächlich für die Bewegung des Körpers zuständig, unterstützt wird sie durch die

Sehnen und deren Hilfseinrichtungen.

Der aktive und passive Bewegungsapparat gehen immer Hand in Hand – sie hängen funktionell eng zusammen.

Skelettmuskulatur Bewegungs- und Stützfunktion

Sehnen Funktion der Kraftübertragung

Sehnenscheiden und

Schleimbeutel Verringerung der Reibung

3.1 Skelettmuskulatur

Die gesamte Skelettmuskulatur ist in unserem Muskelkatalog dargestellt!

Der menschliche Körper hat 639 Muskeln, von denen nur fünf unpaar sind, alle anderen stehen sich in 317

Paarungen symmetrisch gegenüber. Sie machen beim Mann rund zwei Fünftel des Gesamtgewichts aus, bei der

Frau ist der Anteil etwas geringer.

Die Muskulatur ist verantwortlich für die Bewegung des Körpers und die Statik des Skeletts. Ohne die

Muskelzüge und deren Hilfseinrichtungen (z.B. Sehnen), die auf die einzelnen Gelenke einwirken, wäre eine

aktive Bewegung des Skelettsystems nicht möglich.

Außer der offensichtlichen Stütz- und Bewegungsfunktion ist die Muskulatur verantwortlich für:

den Energieumsatz

die Herzkontraktion und Blutzirkulation

die Atemmechanik

die Produktion von Körperwärme

die Verdauungsmotorik

die Sensomotorik

Man unterteilt zwei Formen der Muskeltätigkeit:

1. die Eigen- oder Grundspannung (Tonus)

2. die Arbeitsleistung des Muskels durch Zusammenziehung (Kontraktion) oder durch Erhöhung

seiner Spannung

Als Tonus betrachtet man jeden ruhenden intakten Muskel der die Fähigkeit besitzt, sich je nach Konstitution

und Lebensalter einer Dehnung zu widersetzen. Der Tonus ist die Grundspannung des Körpers, die durch eine

reflektorische Dauererregung über die Muskelspindel aufrechterhalten wird. Bei sportlichen Menschen ist der

Tonus durch Training der Muskulatur ausgeprägt, man sieht es an der guten Körperhaltung. Je schlechter der

muskuläre Zustand, umso schlechter auch die Körperhaltung. Kinder haben einen geringen Tonus und eine

große Dehnfähigkeit der Muskelfasern, erst in der Pubertät erreicht der Tonus seine endgültige Ausbildung. Im

Alter lässt der Tonus dann wieder nach, gut zu erkennen an der oft gebeugten Haltung.

Der plastische Tonus kommt insbesondere in der glatten Muskulatur vor und ist verantwortlich für den

ständigen Spannungszustand der Wandmuskulatur der größeren Blutgefäße und des Magen-Darm-Kanals.



Der kontraktile Tonus ist in der Skelettmuskulatur anzutreffen und wird durch die Muskel- und Sehnenspindeln

geregelt. Er sorgt dafür, dass der Körper mit den Gliedmaßen gegenüber dem Einfluss der Schwerkraft stets in

einer normalen Stellung verbleibt.

Auf die Arbeitsleistung des Muskels wird im Weiteren noch genauer eingegangen.

EXKURS Muskelspindeln: Muskelspindeln sind die kleinen Sensoren der Muskeln, die aus modifizierten

Muskelfasern bestehen. Sie sind von einer bindegewebigen Kapsel umgeben und mit verschiedenen

Nerventypen verbunden. Bei der Dehnung des Muskels leiten die Nervenfasern Informationen über Länge und

Spannung an das Rückenmark. Die Kontraktion wird veranlasst, indem die Erregung auf die Motoneuronen

übertragen wird. Zusammen mit ähnlichen Rezeptoren in den Sehnen und Bändern bilden sie das körpereigene

Empfinden über die eigene Haltung und Lage im Raum, die „Propriozeption“.

3.1.1 Ursprung und Ansatz

Je nachdem, wie die Muskeln ihre Arbeit verrichten, unterscheidet man sie nach:

Muskeln ohne „bestimmten“ Ursprung und Ansatz und Muskeln mit „bestimmten“ Ursprung und

Ansatz

Zu der Gruppe ohne „bestimmten“ Ursprung und Ansatz gehören hauptsächlich unwillkürliche glatte und zum

Teil willkürliche Muskeln, die entweder Hohlräume komplett auskleiden oder zumindest in der Lage sind, die

Hohlraummündung zu verschließen und zu öffnen. Beispiele sind das Herz, die Harn- und Gallenblase, die

Gebärmutter aber auch die Blut und Lymphgefäße und die Augenlider.

Ein Muskel mit „bestimmten“ Ursprung und Ansatz haftet mit dem sehnigen Anfangs- und Endteil des

Muskelbauches an den Knochen. Beispiele sind hier natürlich die Skelettmuskulatur und die

Gesichtsmuskulatur.

3.1.1.1 Ursprung

…ist die Sehne, die bei der Muskelkontraktion fixiert wird oder sich nur wenig bewegt. Sie liegt meist in der

Nähe des Rumpfes (proximal: zum Körper hin gelegen). Die Ursprungssehnen bestimmen die Anzahl der

Muskelköpfe. Es gibt ein- bis vierköpfige Skelettmuskeln (sie haben dann entsprechend viele Ursprungssehnen,

münden aber immer in einer gemeinsamen Ansatzsehne).

Ein Beispiel: der M. triceps brachii (dreiköpfiger Oberarmstrecker) hat drei Ursprungssehnen und eine

Ansatzsehne.

Siehe Muskelkatalog Q

3.1.1.2 Ansatz

…ist die Sehne, die bei der Muskelkontraktion bewegt wird oder beweglicher ist. Sie liegt dem Rumpf eher fern

(distal: vom Körper weg gelegen)

Neben den mehrköpfigen und mehrschwänzigen Muskeln gibt es auch noch mehrbäuchige Muskeln, bei denen

der Muskelbauch durch dazwischen liegende Sehnen in zwei oder mehrere Bäuche unterteilt ist (bestes

Beispiel ist der M. rectus abdominis mit seinem „Eightpack“).

3.1.2 Gewebeeinteilung

Muskelgewebe ist von unterschiedlicher Struktur und hat im Körper die verschiedensten Funktionen. Darum ist

es in drei Arten aufgeteilt:



3.1.2.1 Quergestreifte Muskulatur

bildet den aktiven Teil des Bewegungsapparates

kleinste Baueinheit ist die Muskelfaser

diese ist eine vielkernige Zelle, die Zellkerne liegen am Rand, Myofibrillen füllen den Zellleib

aus

die Myofibrillen ziehen sich zusammen, indem ihre Eiweißmoleküle Aktin und Myosin

ineinander gleiten

die Querstreifung entsteht durch die parallele Anordnung der Eiweißmoleküle

arbeitet je nach Muskelfasertyp langsam-ausdauernd oder schnellkräftig

ist dem Willen unterworfen und arbeitet willkürlich (Steuerung durch das zentrale

Nervensystem

Vorkommen in der Skelettmuskulatur

Die Fiederung der Muskeln beschreibt deren Faseranordnung:

1 2 3

1: spindelförmige parallelfaserige Muskeln (z.B. Bizeps des Armes)

2: einfach gefiederte Muskeln

3: doppelt gefiederte Muskeln

mehrfach gefiederte Muskeln (z.B. Musculus deltoideus) – o.Abb.

Abbildung 23 Quergestreifte Muskulatur (Quelle: iatrum.de)

3.1.2.2 Quergestreifte Herzmuskulatur

Sonderstellung innerhalb der Muskulaturarten

arbeitet autonom über eigenes Reizbildungs- und Leitungssystem

Zellen sind zu einem Netzwerk verbunden

Zellkerne liegen in der Zellmitte

zeichnet sich durch hohe Ermüdungswiderstandsfähigkeit aus

3.1.2.3 Glatte Muskulatur

keine Querstreifung sichtbar

arbeitet unwillkürlich durch das vegetative Nervensystem

Zellkerne liegen in der Zellmitte

arbeitet langsam und unermüdlich

Vorkommen z.B. im Gefäßsystem, an den Blutgefäßen und im Atemtrakt



3.1.3 Köpfigkeit der Muskeln

Des Weiteren kann man die „Köpfigkeit“ der Muskeln unterscheiden. Der Bizepsmuskel an Arm und Bein hat je

2, der Trizepsmuskel 3, der Musculus Quadrizeps am Oberschenkel hat vier Köpfe - daher die Namensgebung.

Auch spricht man in Abhängigkeit der Zahl der Muskelbäuche von der „Bäuchigkeit“. Die geraden

Bauchmuskeln haben z.B. vier Bäuche. Die Bäuche werden bei diesen Muskeln von sog. Zwischensehnen

getrennt.

Beispiele:

1 2 3 4 5 6

Abbildung 24 verschiedenköpfige Muskeln (Quelle: iatrum.de)

1. gerader Bauchmuskel = mehrbäuchig

2. der Gastrocnemius (Unterschenkelmuskel) gehört wie der Bizeps zu den zweiköpfigen

Muskeln

3. die kleinen Zehenbeuger der Fußsohle sind einköpfige parallelfaserige Muskeln

4. der Trapeziusmuskel ist ein Flachmuskel

5. der Vastus medialis am Oberschenkel ist doppelseitig gefiedert

6. der M. Digastricus (Hals) ist zweibäuchig und parallelfaserig

3.1.4 Muskelfasertypen

Nach „alter“ Trainingslehre unterteilt sich die Muskelfaser in zwei Typen, die rote Muskelfaser und die weiße

Muskelfaser. Die Einteilung stützt sich auf den mikro- und makroskopischen Feinbau, den Stoffwechsel, die

Kapillarisierung (Blut- und Sauerstoffversorgung), die Kontraktionsschnelligkeit und die Empfindlichkeit

gegenüber Sauerstoffmangel der einzelnen Muskelfasern.

Charakteristisch für die roten Muskelfasern oder auch ST Fasern (slow twitch = langsam zuckend oder Typ I) ist,

dass sie langsam kontrahieren aber nicht so schnell ermüden. Sie sind für Ausdauersportarten bedeutend.

Die ermüdungsresistenteren ST-Fasern sind nicht nur für die statischen Haltekontraktionen

entscheidend, sondern werden auch bei geringer Belastungsintensität immer zuerst rekrutiert bzw.

treten bei kontinuierlichen Belastungen dauerhaft in Aktion (z.B. beim Laufen).

Die weißen Muskelfasern oder auch FT Fasern (fast twitch = schnell zuckend oder Typ II) kontrahieren schnell

und kräftig, müssen sich aber auch eher wieder regenerieren. Sie werden im Kraftsport und bei

Schnellkraftsportarten gebraucht. Sie erscheinen heller, weil die Strukturen, die für die komplette

Zuckerverbrennung mit Sauerstoff nötig sind, nicht in sehr ausgeprägter Form und Menge vorhanden sind. Die

Energiegewinnung ist fast immer anaerob.

Erst bei Belastungen ab 50-60% der Belastungsintensität werden hauptsächlich die „stärkeren“,

aber auch nicht ermüdungsresistenten, weißen Muskelfasern aktiviert.

Eine Umwandlung von FT- zu ST-Muskelfasern ist durch umfangreiches Ausdauertraining möglich, jedoch

konnte bisher eine Umwandlung von ST-Fasern in FT-Fasern nicht nachgewiesen werden.



Nach neuen Erkenntnissen gibt es noch einen Zwischentyp, den Intermediärtyp. Er ist als Untertyp der FT Faser

einzuordnen und im Sport sehr wichtig. Er unterstützt wenn nötig die schnelle Aktion, bei langem

Ausdauertraining zeigt er aber ein Verhalten wie die ST Faser. Er passt sich einfach, wie jede Zelle, den

Anforderungen an. Bei viel Schnellkrafttraining verhält sich die Intermediärfaser wie die FT Faser und bei

langem Ausdauertraining kommen eher die langsam zuckenden Eigenschaften zum Vorschein. Man kann ihn

sozusagen als „Joker“ betrachten.

Wie viel Fasern eines jeweiligen Typs im Muskel vorliegen, ist von Mensch zu Mensch

unterschiedlich, wobei die prozentuale Verteilung weitgehend genetisch determiniert ist, meist

aber zur Hälfte aus Typ I- und Typ II-Fasern.

Zudem ist die Verteilung ausschlaggebend dafür, ob der entsprechende Muskel eher eine Stütz- oder

Bewegungsfunktion einnimmt. Skelettmuskeln mit Halte- oder Stützfunktion (tonische Muskeln) besitzen mehr

ST Fasern, Skelettmuskeln mit Bewegungsfunktion (phasische Muskeln) eher FT Fasern.

Kriterium rote Muskelfasern (slow twitch oder Typ I)

weiße Muskelfasern (fast twitch oder Typ II)

Funktion langsam-ausdauernd (Ausdauer)

schnell-kräftig (Schnellkraft)

Mitochondrien hohe Anzahl geringe Anzahl

oxidative Enzyme hohe Anzahl niedrige Anzahl

anoxidative Enzyme niedrige Anzahl hohe Anzahl

Laktatbildung geringer größer

Kapillarisierung hoch geringer

Myoglobin hohe Anzahl niedrige Anzahl

Kreatinphosphatspeicher niedrige Anzahl hohe Anzahl

Glykogen hohe Anzahl niedrige Anzahl

Reizschwelle niedrig hoch

Erregungsleitung langsamer schneller

Tabelle 3 Eigenschaften der Muskelfasertypen I und II

EXKURS Faserentwicklung bei Kindern und Jugendlichen: Gerade im Leistungssport bei Kindern und

Jugendlichen wird oft ein einseitiges Training betrieben (passend zur Sportart). Grundsätzlich sollte aber immer

auch ein Teil des anderen Trainings einen Platz finden, denn ein frühes einseitiges Ausdauertraining

beeinträchtigt beispielsweise nachhaltig die Schnellkraftleistung. Beginnt man allerdings mit

Schnellkrafttraining, kann man später zwar keine Höchstleistungen aber anständige Ausdauerleistungen

erbringen.

3.1.5 Aufbau (eines Skelettmuskels)

Der Aufbau von außen nach innen:

das Epimysium ist die Bindegewebshülle, die mehrere Muskelfaserbündel umhüllt

diese Muskelfaserbündel sind einzeln noch einmal vom Perimysium umgeben

die Muskelfaserbündel sind von einem Kapillarnetz eingeschlossen

sie bestehen aus einzelnen Muskelfasern mit vielen Zellkernen, die bis zu 30 cm lang werden

können

die Muskelfasern wiederum sind von einer Plasmamembran, dem Sarkolemm umgeben

unter dem Sarkolemm befindet sich das Zytoplasma der Muskelzelle, das Sarkoplasma

die Muskelfasern bestehen aus den Myofibrillen

die kontraktilen Einheiten (Abschnitte von einem Z-Band zum anderen) dieser Myofibrillen

heißen Sarkomer



die einzelne Myofibrille setzt sich aus einem Myofilament zusammen, welches sich aus den

Proteinen Aktin und Myosin ergibt

Zu erwähnen sind hier noch das M-Band, welches benachbarte Myosinstränge verbindet und das Z-Band,

welches die Verbindungsstelle der Sarkomere bezeichnet.

Abbildung 25 Aufbau eines Skelettmuskels (Quelle: apsu.edu)

3.1.6 Kontraktion

Damit ein Muskel kontrahieren kann, muss der Muskel vorher über die zugehörige motorische Einheit (ein von

den Vorderhornzellen des Rückenmarks ziehender motorischer Nerv) elektrisch gereizt werden. Dabei

kontrahiert nicht der ganze Muskel, sondern immer nur einzelne Muskelfasern mit einer zugehörigen

motorischen Einheit. Aus der motorischen Endplatte wird in den Spalt (= Synapse) zwischen Endplatte und

Muskelzellmembran Acetylcholin als Überträgerstoff freigesetzt. Das Acetylcholin bewirkt an der

Muskelzellmembran eine Verminderung des elektrischen Ruhepotentials (= Depolarisation).

Das Ausmaß der Depolarisation der Muskelzelle ist von der Menge des freigesetzten Acetylcholins abhängig,

und diese wiederum von der Stärke des eintreffenden Nervenimpulses. Ist der Nervenimpuls schwach, dann ist

auch die Menge des freigesetzten Acetylcholins gering, und damit auch die Depolarisation. Wenn die

Depolarisation unter einem bestimmten Schwellenwert bleibt, ereignet sich nichts und das Acetylcholin wird

wieder abgebaut und das Ruhepotential wird wieder hergestellt (Repolarisation).



1. Muskelfaserbündel

2. Muskelfaser = Muskelzelle

3. Myofibrillen

Abbildung 26 bis zur Myofibrille aufgespaltene Muskulatur (Quelle: FH Ludwigshafen)

Abbildung 27 Aufbau eines Muskels (Quelle: fitnessonline.at)

3.1.7 Calcium und Magnesium bei der Muskelkontraktion

Die Depolarisation bewirkt, dass Calciumionen aus dem sarkoplasmatischen Retikulum ins Sarkoplasma

strömen, das normalerweise calciumfrei ist, da Ionenpumpen das Calcium laufend aus dem Zytoplasma in das

sarkoplasmatische Retikulum transportieren.

Calciumionen ermöglichen die chemische Bindung von Aktin und Myosin zu Aktomyosinkomplexen, welche die

eigentliche kontraktile Form der Myofibrillen darstellen und unter Verbrauch von ATP die Verkürzung des

Sarkomers bewirken.

Die Myofibrillen ziehen sich demnach zusammen und dadurch verkürzt sich die Muskelzelle. Die dabei

entstehenden Kräfte werden durch die bindegewebigen Strukturen wie das Epimysium, das Perimysium und

Documents

Grundlagen der Anatomie & Physiologie - Sportlerei … · Lernziele – Anatomie & Physiologie Mit Durcharbeiten dieses Lehrbriefes sollen sie… den menschlichen Körper in seinem