Muskelkontraktion, Neuromotorische Kontrolle

Vorlesungsskripte Zoophysiologie

Primärprozesse bei der Muskelkontraktion
1. Kontrolle der Muskelkontraktion durch Motorneurone

Prinzip der neuromotorischen Kontrolle	HIGHRES (122 kbyte)
Diese Abbildung zeigt schematisch die 4 Phasen der Kontraktion eines Skelettmuskels. In der Ruhephase zeigt das muskelversorgende Motorneuron keine, oder nur sehr geringe, Aktivität. Ca²⁺ ist in intrazellulären Speichern eingeschlossen, die zytoplasmatische Ca²⁺-Konzentration ist sehr niedrig. Das Sarkomer, die grundlegende funktionelle Einheit des Muskels, ist entspannt. Bei Eintreffen elektrischer Impulse in der neuromotorischen Synapse wird zunächst Ca²⁺ aus intrazellulären Speichern freigesetzt: die zytoplasmatische Ca²⁺- Konzentration steigt. Ca²⁺ induziert die Kontraktion des Sarkomers, ein Prozess bei dem Energie in Form von ATP verbraucht wird. Der Muskel verkürzt sich. Nach Beendigungen der elektrischen Stimulation wird Ca²⁺ in die Speicher zurückgepumpt, die zytoplasmatische Ca²⁺-Konzentration sinkt, und das Sarkomer entspannt sich. Der Muskel erschlafft.

Prinzip der neuromotorischen Kontrolle

Diese Abbildung zeigt schematisch die 4 Phasen der Kontraktion eines Skelettmuskels.

In der Ruhephase zeigt das muskelversorgende Motorneuron keine, oder nur sehr geringe, Aktivität. Ca²⁺ ist in intrazellulären Speichern eingeschlossen, die zytoplasmatische Ca²⁺-Konzentration ist sehr niedrig. Das Sarkomer, die grundlegende funktionelle Einheit des Muskels, ist entspannt.

Bei Eintreffen elektrischer Impulse in der neuromotorischen Synapse wird zunächst Ca²⁺ aus intrazellulären Speichern freigesetzt: die zytoplasmatische Ca²⁺- Konzentration steigt.

Ca²⁺ induziert die Kontraktion des Sarkomers, ein Prozess bei dem Energie in Form von ATP verbraucht wird. Der Muskel verkürzt sich.

Nach Beendigungen der elektrischen Stimulation wird Ca²⁺ in die Speicher zurückgepumpt, die zytoplasmatische Ca²⁺-Konzentration sinkt, und das Sarkomer entspannt sich. Der Muskel erschlafft.

Die neuromotorische Endplatte	HIGHRES (100 kbyte)
Die Kontakstelle zwischen Motorneuron und Muskelfaser ist die neuromotorische Synapse (auch Enplatte). Hier wird die elektrische Erregung der Nervenfaser (blau) auf die Muskelmembran (Sarkolemm, rot) übertragen. Eine Reihe unterschiedlicher Ionenkanäle sind an diesem Prozess beteiligt. Im Axon des Motorneurons werden Aktionspotentiale durch das Zusammenwirken von spannungsgesteuerten Na⁺- und K⁺-Kanälen weitergeleitet. In der präsynaptischen Nervenendigung werden durch Depolarisation spannungsgesteuerte Ca²⁺-Kanäle aktiviert und leiten einen Ca²⁺-Strom in die Nervenendigung. Dort steigt die Ca²⁺-Konzentration an und führt zur Fusion von Transmitter-haltigen Vesikeln mit der präsynaptischen Membran. Die Vesikel schütten ihren Inhalt (Acetylcholin) in den synaptischen Spalt aus. In der postsynaptischen Membran befinden sich Acetylcholin-gesteuerte Kanäle (ACh-Rezeptoren, rote Rechtecke), die sich bei Bindung von ACh öffnen und einen depolarisierenden Kationenstrom in die Muskelfaser leiten. Über die Membran der Muskelfaser wird die elektrische Erregung durch Na⁺- und K⁺-Kanäle ausgebreitet und gelangt durch Einstülpungen der Membran, die transveralen (T-)Tubuli, in die Tiefe der Muskelfaser.

Die neuromotorische Endplatte

HIGHRES (100 kbyte)

Die Kontakstelle zwischen Motorneuron und Muskelfaser ist die neuromotorische Synapse (auch Enplatte). Hier wird die elektrische Erregung der Nervenfaser (blau) auf die Muskelmembran (Sarkolemm, rot) übertragen. Eine Reihe unterschiedlicher Ionenkanäle sind an diesem Prozess beteiligt.

Im Axon des Motorneurons werden Aktionspotentiale durch das Zusammenwirken von spannungsgesteuerten Na⁺- und K⁺-Kanälen weitergeleitet. In der präsynaptischen Nervenendigung werden durch Depolarisation spannungsgesteuerte Ca²⁺-Kanäle aktiviert und leiten einen Ca²⁺-Strom in die Nervenendigung. Dort steigt die Ca²⁺-Konzentration an und führt zur Fusion von Transmitter-haltigen Vesikeln mit der präsynaptischen Membran. Die Vesikel schütten ihren Inhalt (Acetylcholin) in den synaptischen Spalt aus.

In der postsynaptischen Membran befinden sich Acetylcholin-gesteuerte Kanäle (ACh-Rezeptoren, rote Rechtecke), die sich bei Bindung von ACh öffnen und einen depolarisierenden Kationenstrom in die Muskelfaser leiten. Über die Membran der Muskelfaser wird die elektrische Erregung durch Na⁺- und K⁺-Kanäle ausgebreitet und gelangt durch Einstülpungen der Membran, die transveralen (T-)Tubuli, in die Tiefe der Muskelfaser.

Vorlesungsskripte Zoophysiologie

Primärprozesse bei der Muskelkontraktion 1. Kontrolle der Muskelkontraktion durch Motorneurone

Primärprozesse bei der Muskelkontraktion
1. Kontrolle der Muskelkontraktion durch Motorneurone