Welche Abfolge von Strukturen müssen Aktionspotentiale durchlaufen, um eine Kontraktion der Skelettmuskulatur anzuregen?

1. Motoneuron: Im Motoneuron, einer Art Nervenzelle, die die Muskelbewegung steuert, wird ein elektrischer Impuls erzeugt.

2. Synapse: Der elektrische Impuls wandert durch das Motoneuron und erreicht die Synapse, eine kleine Lücke zwischen dem Neuron und der Muskelfaser.

3. Acetylcholin (ACh)-Freisetzung: Wenn der elektrische Impuls die Synapse erreicht, löst er die Freisetzung von ACh, einem chemischen Botenstoff, in den synaptischen Spalt aus.

4. ACh-Bindung: ACh bindet an Rezeptoren auf der Membran der Muskelfaser, die als Nikotin-Acetylcholin-Rezeptoren (nAChRs) bezeichnet werden.

5. Muskelfaserdepolarisation: Die Bindung von ACh an die nAChRs führt zu einer Depolarisation der Muskelfaser, was bedeutet, dass sich die elektrische Ladung der Membran von negativ nach positiv ändert.

6. Aktionspotenzialgenerierung: Die Depolarisation der Muskelfasermembran erzeugt ein Aktionspotential, einen elektrischen Impuls, der sich entlang der Muskelfasermembran ausbreitet.

7. Freisetzung des Sarkoplasmatischen Retikulums (SR): Das Aktionspotential wandert durch die Membran der Muskelfaser und erreicht das SR, ein spezialisiertes Organell, das Kalziumionen speichert. Das Aktionspotential bewirkt, dass der SR Kalziumionen in das Zytoplasma der Muskelfaser freisetzt.

8. Kalziumbindung an Troponin: Calciumionen binden an den Troponinkomplex auf den Aktinfilamenten der Muskelfaser. Diese Bindung bewegt das Troponinmolekül und legt eine Bindungsstelle für den Myosinkopf auf den Myosinfilamenten frei, wodurch eine Kontraktion stattfinden kann.

9. Muskelkontraktion: Myosinköpfe binden an die freigelegten Bindungsstellen der Aktinfilamente und bilden so Querbrücken. Die Querbrücken nutzen die Energie von ATP, um einen kraftvollen Schlag auszuführen, der die Aktinfilamente in Richtung der Mitte der Muskelfaser zieht und so eine Verkürzung des Muskels verursacht, was der Wirkung einer Muskelkontraktion entspricht.