Was sind die Mechanismen der Muskelbewegung?
Muskelbewegung ist ein biologisches Phänomen, das von Wissenschaftlern erst seit relativ kurzer Zeit vollständig verstanden wird. Eine hochkomplexe Abfolge von Ereignissen, von denen viele auf molekularer Ebene stattfinden und die Muskelbewegungen hervorrufen. Es gibt verschiedene Arten von Muskeln im Körper, aber nur die Skelettmuskeln - die Muskeln, die Knochen und Gelenke bewegen - werden freiwillig kontrolliert. Muskeln, die das Kreislaufsystem und bestimmte Organfunktionen steuern, bewegen sich ohne unsere Kontrolle und oft, ohne dass wir es jemals bemerken.
Skelettmuskeln bestehen aus langen, dünnen Zellen, die auch als Muskelfasern bezeichnet werden. Jede mikroskopische Muskelfaser enthält die Mechanismen, die notwendig sind, um Muskelbewegungen in kleinem Maßstab zu verursachen. Blutgefäße und Neuronen sind in und um gebündelte Gruppen von Muskelfasern vorhanden und liefern die Energie und die Nerveninformationen, die zum Bewegen des Muskels benötigt werden.
Jede Muskelfaser ist selbst ein Bündel kleinerer Einheiten, die als Myofibrillen bezeichnet werden und aus denen die Muskelbewegung hervorgeht. In jeder Myofibrille befinden sich Fäden oder Filamente aus zwei verschiedenen Proteinen, die als Actin und Myosin bezeichnet werden. Diese Proteinstränge sind in der Struktur der Myofibrille verankert und liegen parallel zueinander. Auf einen Nervenimpuls einwirkend schieben sich die Proteinfilamente wie Ruder eines Ruderboots durch Wasser aneinander vorbei.
Die Proteinfilamente können dazu chemische Energie nutzen, die aus einer als Adenosintriphosphat (ATP) bekannten Verbindung gewonnen wird. ATP gehört zu den essentielleren Chemikalien im Körper. Es ermöglicht den Betrieb jedes Muskels, einschließlich des Herzens und des Zwerchfells, und das Leben würde ohne es sofort aufhören.
Wenn sich die Filamente Myosin und Actin aus einem entspannten Zustand aneinander vorbeibewegen, zieht sich die gesamte Muskelfaser zusammen. Wenn sich alle Zellen eines Muskels in die gleiche Richtung zusammenziehen, bewegt der Muskel den Knochen, an den er gebunden ist, in diese Richtung. Wenn sich die Muskelfasern dann entspannen, entspannt sich umgekehrt auch der gesamte Muskel. Es gibt andere, sehr komplexe chemische Reaktionen, bei denen Kalzium und andere Elemente zum Ein- und Ausschalten von Muskelkontraktionen beitragen. Die Mechanismen der Muskelbewegung werden jedoch von den Proteinfilamenten ausgeführt.
Muskeln werden oft paarweise gruppiert, wobei eine Kontraktion eines Muskels einen Knochen auf eine bestimmte Weise bewegt und eine Kontraktion des anderen Muskels ihn auf die entgegengesetzte Weise bewegt. Dies ist bei den Bizeps- und Trizepsmuskeln des Oberarms der Fall. Wenn das Zentralnervensystem einen Impuls zur Kontraktion des Bizeps gibt, tritt ein entsprechender Impuls zur Entspannung des Trizeps auf und umgekehrt. Diese gleichzeitigen Impulse sind notwendig, um Bewegungsfreiheit in beide Richtungen zu ermöglichen.