Physiologie und Anatomie
Muskeln
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Die Muskelzellen sind die Grundbausteine der Muskeln. Wir erklären dir hier, welche drei Arten es gibt und wie sie jeweils aufgebaut sind. Schau dir auch direkt unser Video dazu an!

Muskelzellen einfach erklärt

Der Mensch hat über 650 Muskeln. Ein Muskel in deinem Arm ist aber zum Beispiel anders aufgebaut als etwa die Muskeln im Darm. 

Alle Muskelgewebe haben jedoch gemeinsam: sie bestehen aus Muskelzellen, auch Myozyten genannt. Je nach Muskelzelle bilden sich daraus unterschiedliche Muskelarten. Nach ihrem Aufbau unterscheidest du zwischen Herz-, Skelett- und glatten Muskelzellen.

Muskelzellen können sich zusammenziehen (Kontraktilität) und ermöglichen so, dass unsere Muskeln sich anspannen können. Auf diese Weise steuern die Muskelgewebe dann Bewegungen des Körpers. 

Muskelzellen Arten

Dein Muskelgewebe besteht aus einer der drei folgenden Arten von Muskelzellen: 

  • Skelettmuskelzellen sind das Muskelgewebe der Skelettmuskeln, die wichtig für die Bewegung sind.
  • Herzmuskelzellen bilden die Muskelschicht im Herzen.
  • glatte Muskelzellen sorgen für unbewusste muskuläre Bewegungen, wie etwa die Kontraktion des Darms.

Die Muskelzellen von Herz- und Skelettmuskeln kannst du wegen ihrer länglichen Form auch als Muskelfasern bezeichnen. 

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Muskelzellen

Skelettmuskulatur

Die Skelettmuskulatur oder auch quergestreifte Muskulatur besteht aus Muskelfasern. Die Skelettmuskeln können sozusagen unser Skelett bewegen. Dazu sind sie an ihren Enden über Sehnen an den Knochen befestigt. 

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Quergestreifte Muskeln Aufbau

Aufbau und Eigenschaften Skelettmuskulatur

Sie unterscheiden sich in ihrem Aufbau und ihren Eigenschaften deutlich von den anderen Muskelzellen. 

  • Die Skelettmuskelzellen sind langgestreckte, zylinderförmige Zellen , die eine Länge von mehreren Zentimetern erreichen können.
  • Sie enthalten mehrere Zellkerne , weil bei ihrer Entwicklung einige Zellen miteinander verschmolzen sind. 
  • Aufgrund ihres hohen Energiebedarfs benötigen sie viele Mitochondrien (energieliefernde Zellorganellen). 
  • Ihre Zellmembran bezeichnest du als Sarkolemm und ihr Zellplasma als Sarkoplasma. 
  • Eine Muskelfaser besteht aus vielen Muskelfibrillen, die sich wiederum aus den sogenannten Sarkomeren zusammensetzen.  Das Sarkomer enthält die kontraktilen Proteine Aktin und Myosin, die die Muskelkontraktion ermöglichen. 
  • Unter dem Mikroskop sind Querstreifen erkennbar. Sie stammen von den hellen Aktin- und den dunkleren Myosinfilamenten.  Du weißt noch nicht genau wie ein Sarkomer aufgebaut ist? Kein Problem, das lernst du in unserem Video !
Zum Video: Sarkomer
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Funktion Skelettmuskulatur

Die Skelettmuskeln sind für alle unsere Körperbewegungen verantwortlich. Dazu müssen sie kontrahieren (sich zusammenziehen). Ihre Kontraktion wird durch elektrische Signale der Nervenzellen ausgelöst. Damit das funktioniert, stehen Muskel- und Nervenzellen über spezielle Verbindungen – die motorische Endplatte – miteinander in Kontakt. So können Nervenzellen die Muskelzellen ansteuern.

Ein Nervensignal führt zur Ausschüttung von Botenstoffen. Sie lösen ein weiteres elektrisches Signal in der Membran der Muskelzelle aus. Durch Membranausstülpungen, die T-Tubuli, wird es schnell ins Innere der Muskelzelle weitergeleitet. Dort führt es dazu, dass viele Calciumionen (Kalzium Ionen, Ca2+) aus dem Sarkoplasmatischen Retikulum ausgeschüttet werden. Das ist das spezielle Endoplasmatische Retikulum der Muskelzellen. Du kannst es dir vorstellen wie ein Netzwerk aus dünnen Schläuchen (L-Tubuli). Freie Ca2+-Ionen aus dem Sarkoplasmatischen Retikulum aktivieren den Myozyt und lösen eine Muskelkontraktion aus.  Wenn du verstehen willst, wie die Muskelkontraktion und der Querbrückenzyklus im Detail abläuft, dann schau dir unbedingt unser Video dazu an!

Zum Video: Muskelkontraktion
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Wenn die Zellen der Skelettmuskulatur einmal verletzt sind, können sich selbst heilen. Dabei helfen ihnen spezielle Stammzellen. Du kannst sie auch als Satellitenzellen bezeichnen. 

Herzmuskulatur

Die Herzmuskelzellen (Kardiomyozyten) sind der zweite der Muskelfasertypen und stellen eine besondere Form der quergestreiften Muskulatur dar. Sie bilden, wie der Name schon sagt, den Herzmuskel (Myokard). 

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Herzmuskulatur Aufbau

Aufbau und Eigenschaften Herzmuskulatur

Die Herzmuskelzellen ähneln in ihrem Aufbau eher den Skelettmuskelzellen, weisen aber auch Eigenschaften der glatten Muskelzellen auf. 

  • Es sind Muskelzellen mit meist nur einem Kern, der sich in der Mitte der Zelle befindet. Damit ähneln sie den glatten Muskelzellen. 
  • Sie sind eher kurz und schmal (0,1 mm lang). 
  • Sie enthalten noch mehr Mitochondrien als die Skelettmuskelzellen zur Energiegewinnung. Der Sarkoplasma-Anteil der Zellen ist sehr hoch. 
  • Sie bilden ein Netzwerk, indem die Zellen über Glanzstreifen miteinander verbunden sind. Über sogenannte Gap Junctions (Zell-Zell-Verbindung) findet die Kommunikation und die Signalweiterleitung zwischen den Zellen statt. 

Es lassen sich zwei Arten von Herzmuskulatur unterscheiden: 

  • Arbeitsmuskulatur: Herzmuskelzellen, die für die Kontraktion des Herzens verantwortlich sind.
  • Erregungsleitungsfasern: Herzmuskelzellen, die für den Aufbau und die Weiterleitung von Erregungen zuständig sind (Purkinje-Fasern).

Funktion Herzmuskulatur

Die Herzmuskelzellen sorgen dafür, dass unser Herz durchgehend in einem regelmäßigen Rhythmus schlägt. Auch sie müssen wir nicht bewusst steuern, sondern das Herz schlägt, ohne dass wir daran denken.

Das heißt, sie müssen die elektrischen Erregungen, die Schrittmacherzellen im Herz erzeugen, schnell und koordiniert weiterleiten. Um die Signale direkt von Zelle zu Zelle weiterzugeben, stehen ihre Membranen in direktem Kontakt. Durch die Glanzstreifen werden die Membranen sozusagen zusammengeklebt. Durch das gleichzeitige Zusammenziehen der Herzmuskelzellen erzeugt der Herzmuskel genug Kraft, um das Blut durch den Körper zu pumpen und die Zellen mit genügend Sauerstoff zu versorgen.

Glatte Muskulatur

Die glatten Muskelzellen findest du vor allem in den inneren Organen. Im Gegensatz zu den anderen beiden Muskelzelltypen zeigen sie unter dem Mikroskop keine Querstreifung.

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Glatte Muskeln Aufbau

Aufbau und Eigenschaften glatte Muskulatur

  • Die glatte Muskelzelle ist eine spindelförmige Zelle. Sie stellt mit maximal 600 µM Größe die kleinste Art der Muskelzellen dar. 
  • Sie enthalten nur einen Zellkern, der sich in der Mitte der Zelle befindet. 
  • Aufgrund einer anderen Anordnung ihrer Myofibrillen erscheint ihre Struktur unter dem Mikroskop nicht gestreift, sondern glatt
  • Sie sind in Schichten übereinander angeordnet, damit sie sich gleichzeitig zusammenziehen können. 

Funktion glatte Muskulatur

Die glatten Muskeln sind auch als unwillkürliche Muskulatur bekannt. Das liegt daran, dass sie sich ohne unsere bewusste Steuerung selbstständig bewegen. Ihre Kontraktion wird vom vegetativen Nervensystem reguliert. 

Bei uns Menschen befinden sie sich vor allem in den Wänden von Hohlorganen wie Blutgefäßen, Lunge, Gebärmutter oder Blase. Aber auch in unseren Augen kommen sie vor. Ohne sie könnten wir unsere Linsenform nicht verändern und dadurch Objekte nicht scharf fokussieren. Im Darm sorgen die glatten Muskeln durch Kontraktionen für die gezielte Bewegung des Speisebreis. 

Damit sich die Zellen durch ein elektrisches Signal alle nacheinander zusammenziehen, sind sie wie die Herzmuskelzellen ebenfalls über Gap Junctions miteinander verbunden. Die glatte Muskulatur spannt sich dadurch zwar langsamer, aber dafür stärker an als die quergestreifte Muskulatur. 

Energiebereitstellung Muskel

Da die Muskelzellen sich ständig zusammenziehen, benötigen sie viel Energie. Aber wie läuft die Energiegewinnung der Muskelzelle ab?

Die nötige Energie erhalten die Muskeln aus dem Abbau von Adenosintriphosphat

Adenosintriphosphat (ATP) → Adenosindiphosphat (ADP) + Phosphat (P)

Um wieder neues, energiereiches ATP zu gewinnen, nutzen die Zellen das Molekül Kreatinphosphat. Dadurch können sie eine neue Phosphatgruppe auf Adenosindiphosphat (ADP) übertragen. Nur kurze Zeit später wird zusätzlich Energie aus dem Abbau von Traubenzucker (Glucose ) gewonnen. Beim Abbau von Glucose sprichst du von der Glykolyse. Sie ist wichtig, um unserem Körper Energie zu liefern. Schau dir unbedingt unser Video dazu an, um zu lernen, wie sie Schritt für Schritt abläuft!

Zum Video: Glykolyse
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