Muskelkontraktion

Inhalt

• Skizze der Signalübertragung im Neuron– Ruhepotential– Aktivierung: De- und Repolarisation

• Kopplung an Muskelfasern– Wirkung von Ca2+ und ATP

• Modell der Muskelkontraktion

Struktur eines Muskels: Sarkomere mit Moto-Neuronen

2 µm

K+ 140 mmol/l

K+ / Na+ Pumpen bauen die Ausgangskonz. auf – steuerbare Kanäle wirken als Bypass

mVolt

-60

1

40K+ 5 mmol/l

Na- K+

Ca2+ Pumpe

Konzentrationen zu beiden Seiten der Membran bei offenen K+ Kanälen

Konzentrationen zu beiden Seiten der Membran bei offenen Na+ Kanälen

Na+ 150 mmol/l

Membran Aussenseite negativ, Innenseite positiv geladen

K+

mVolt

-60

1

40

Ca2+ Pumpe

Na-

Na+ 15 mmol/l

1. Ruhezustand, offene K+ KanälemVolt

-60

1

40

Nur K+ kann aus der Plasmamembran diffundieren, im Gleichgewicht U = -60mV

Pos. Ladung

Neg.. Ladung

2. Aktivierung („Depolarisationsphase“)mVolt

-60

1

40

Aktivierung der Na Kanäle ermöglicht Na+ Diffusion nach innen, im Gleichgewicht U = 40mV

3. Ca2+ -Emission aus dem „Sarkoplasmatischen Reticulum“mVolt

-60

1

40

Ca2+ wird emittiert, legt am dünnen Filament die Myosinbindungstellen frei

4. Myosin bewegt Actin, ATP getrieben

Myosinköpfe richten sich auf und heften sich zyklisch ans Aktin, Energie liefert ATP

mVolt

-60

1

40

Ca2+ und K+ / Na+ Pumpen bauen die Ausgangs-Konzentrationen wieder auf

mVolt

-6040

Na- K+

5. Aktionspotential klingt ab („Repolarisierungsphase“)

6. = 1. Ruhezustand, offene K+ KanälemVolt

-60

1

40

Nur K+ kann aus der Plasmamembran diffundieren, im Gleichgewicht U = -60mV

Pos. Ladung

Neg.. Ladung

Zusammenfassung

• Signal-Fortleitung über Neuronen mit Zellkörper, Dendriten und Axone mit Hilfe von Verschiebung elektrischer Ladungen

• Daraus resultieren– Konformations- bzw. Funktionsänderungen von Molekülgruppen– Elektrische Feldstärken zwischen unterschiedlichen Ladungen– Potentialunterschiede zwischen Punkten auf der Muskel- bzw.

Körper-Oberfläche

• Literatur: „Biology, Campbell“, Pearson Verlag

finis

Myosinköpfe richten sich auf und heften sich zyklisch ans Aktin, Energie liefert ATP

mVolt

-60

1

40

Con

duct

ion