Wie ist die richtige Reihenfolge der Schritte bei der Muskelkontraktion?

Muskelkontraktion umfasst mehrere Schritte, die in einer bestimmten Reihenfolge ablaufen. Hier ist die richtige Reihenfolge der Ereignisse während der Muskelkontraktion:

1. Aktionspotentialgenerierung und -übertragung :

- Im Motoneuron wird ein Nervenimpuls (Aktionspotential) erzeugt.

- Das Aktionspotential wandert entlang des Axons des Motoneurons zur neuromuskulären Verbindung.

- An der neuromuskulären Verbindung bewirkt das Aktionspotential die Freisetzung des Neurotransmitters Acetylcholin (ACh) in den synaptischen Spalt.

2. ACh-Bindung und Depolarisation der Muskelmembran :

- ACh-Moleküle binden an Rezeptoren auf der Muskelzellmembran, wodurch die Membran lokal depolarisiert wird.

- Diese Depolarisation ist eine Erhöhung des elektrischen Potenzials innerhalb der Muskelzelle, wodurch das Innere im Vergleich zur Außenseite weniger negativ wird.

3. Muskelfaserdepolarisation (Aktionspotentialausbreitung) :

- Erreicht die Depolarisation einen Schwellenwert (ca. -55 mV), wird an der Muskelzellmembran ein Aktionspotential erzeugt.

- Das Muskelaktionspotential breitet sich durch das Membransystem, das als Quertubuli (T-Tubuli) bezeichnet wird, schnell über die gesamte Muskelfaseroberfläche aus.

4. Kalziumfreisetzung aus dem Sarkoplasmatischen Retikulum (SR) :

- Das Aktionspotential wandert auch entlang der T-Tubuli und löst die Freisetzung von Calciumionen (Ca2+) aus dem sarkoplasmatischen Retikulum aus.

- Calcium ist das wichtigste Signalmolekül, das die Muskelkontraktion auslöst.

5. Kalziumbindung an Troponin :

- Calciumionen binden an Troponin, einen Proteinkomplex auf dem dünnen Filament (Aktin).

- Diese Bindung verändert die Konformation von Troponin, wodurch sich ein anderes Protein namens Myosin an das Aktinfilament binden kann.

6. Kreuzbrückenbildung :

- Myosin-Köpfe (Myosin-Motordomäne) ragen aus den dicken Filamenten (Myosin) heraus und binden sich an bestimmte Stellen auf den Aktin-Filamenten und bilden Querbrücken.

7. Krafthub :

- Jeder Myosinkopf durchläuft eine Konformationsänderung, die als Krafthub bezeichnet wird und das dünne Filament in Richtung der Mitte des Sarkomers zieht.

- Das dünne Filament gleitet am dicken Filament vorbei und verursacht eine Muskelkontraktion.

8. Muskelentspannung :

- Nach Ende des Aktionspotentials pumpt der SR Kalziumionen zurück in seine Speicherbereiche.

- Ohne Kalzium kehrt Troponin in seine ursprüngliche Konformation zurück, was dazu führt, dass sich Myosin vom Aktin löst und die Querbrücken brechen.

- Die Muskelfaser kehrt in ihren entspannten Zustand zurück.

9. ATP-Verbrauch :

- Der Kraftstoß erfordert Energie in Form von ATP.

- ATP wird zu ADP und anorganischem Phosphat (Pi) hydrolysiert und liefert die Energie, die Myosin benötigt, um die Aktinfilamente während der Muskelkontraktion zu binden, freizusetzen und zu bewegen.

Diese Abfolge von Ereignissen tritt während der Muskelkontraktion wiederholt auf und ermöglicht so kontrollierte Muskelbewegungen.