Allgemein – Der Muskeln Die allgemeinen Aufgaben der Muskeln Die Muskeln im menschlichen Körper haben viele verschiedene Aufgaben. Sie ermöglichen dem Menschen durch Muskelkontraktionen aufrecht zu stehen und sich zu bewegen. Des Weiteren wird mit Hilfe der Muskeln die Nahrung verdaut und die Ausscheidung von Abfallstoffen kontrolliert. So sind zum Beispiel die Organe des menschlichen Verdauungstraktes von unzähligen Muskeln umgeben, die die Nahrung nach unten bewegen und Abfallstoffe aus dem Körper hinausbefördern. Eine weitere Aufgabe unter vielen anderen ist die Wärmeproduktion. Bei den chemischen Reaktionen, die die Muskelkontraktionen auslösen, wird Wärme freigesetzt, die vollständig zur Erhaltung der Körpertemperatur verwendet wird. Die Skelettmuskulatur Die Bauchmuskulatur, die bei sämtlichen Bauchmuskeltrainings, zum Beispiel bei der 30 Days Abs-Challenge, trainiert wird, zählt zum Skelettmuskelgewebe. Skelettmuskeln sind jene Muskeln, welche das menschliche Skelett zusammenhalten und verschiedene Arten der Bewegungen ermöglichen. Die Zellen der Skelettmuskulatur sind multinuklear, das heißt, dass sie mehrere Zellkerne haben. Des Weiteren weist das Skelettmuskelgewebe eine Querstreifung sowie eine Zylinderform auf. Die gestreiften Muskelfasern verlaufen entlang des gesamten Muskels. Der Aufbau der Skelettmuskulatur Generell bestehen die Skelettmuskeln aus unzähligen Muskelfasern, die jeweils eine Länge von bis zu fünfzehn Zentimetern erreichen können. Außen sind die Fasern von einem Bindegewebe, der sogenannten Faszie, umgeben. Auch in seiner Gesamtheit wird ein Skelettmuskel von Bindegewebe umhüllt. Vom Bindegewebe führen sogenannte Septen nach innen und diese fassen einzelne Muskelfasern zu einem Bündel zusammen. Eine Muskelfaser kann auch selbst in eine Vielzahl an Fäden unterteilt werden. Hierbei handelt es sich um die sogenannten Myofibrillen. Sie verlaufen parallel entlang jeweils einer Muskelfaser und bestehen selbst aus wieder kleineren Einheiten, den sogenannten Myofilamenten. Diese sind gewisse Eiweißstrukturen, welche eine Muskelkontraktion durch gegenseitige Interaktion ermöglichen. Hierbei spielt die Anordnung der Myofilamente eine überaus wichtige Rolle. Darüber hinaus durchlaufen natürlich auch Nerven und Blutgefäße den Skelettmuskel. Hinzu kommen auch noch Sehnen und angrenzende Knochen. Die Skelettmuskelkontraktion Die Skelettmuskeln werden vom Nervensystem kontrolliert, indem die Muskelzellen durch Impulse des Nervensystems erregt werden. Die Zusammenarbeit verschiedener Komponenten ermöglicht Muskelkontraktionen. Dabei sind die wichtigsten Bestandteile die Muskelfasern und das ATP (Adenosintriphosphat). Letzteres ist der chemische Stoff, welcher für die Versorgung des Muskels mit der benötigten Energie für Kontraktionen zuständig ist. Die Muskelfasern Muskeln bestehen aus Fasern, welche gebündelt sind. Zwischen diesen unzähligen Faserbündeln befindet sich ein Bindegewebe, das wie ein Gitter angeordnet ist, das den Muskel versorgt. Eine Muskelfaser ist ein relativ langer dünner Strang, der aus noch dünneren, sogenannten Myofibrillen besteht, welche immer parallel angeordnet sind. Eine einzelne Myofibrille ist wiederum aus noch kleineren sogenannten Myofilamenten aufgebaut. Myofilamente setzen sich aus den Aktinfilamenten und den Myosinfilamenten zusammen. Aktinfilamente sind dünn und enthalten zwei Stränge, die aus dem Protein Aktin bestehen. Entlang diesen Aktinsträngen befinden sich Bindungsstellen für die Moleküle Troponin und Tropomyosin. Myosinfilamente dagegen sind dick und bestehen aus einem Bündel von Myosinsträngen. Myosin ist, wie auch Aktin, ein Protein. Jeweils am Ende sämtlicher Myosinsträngen wölben sich diese beulenartig aus, um sogenannte Myosinköpfchen zu bilden. Die perfekte Ausrichtung von Myofibrillen in der Muskelfaser lässt den Muskel gestreift erscheinen. Die hellen und dunklen Abschnitte dieser Streifung wiederholen sich entlang der ganzen Faser und bilden messbare Einheiten, sogenannte Sarkomere. In den Myofibrillen liegen die Sarkomere (Kontraktionseinheit) dicht nebeneinander. Das Adenosintriphosphat Die in der aufgenommenen Nahrung enthaltene Energie, wird von den Zellen in ATP, also in das sogenannte Adenosintriphosphat, umgewandelt. Da die meisten Zellen im Körper Glucose, beziehungsweise Zucker, nicht verwerten können, müssen diese den Zucker zuerst in eine verwertbare Energieform, in diesem Fall das Adenosintriphosphat, umwandeln. Danach nutzt die Zelle das Adenosintriphosphat, um den Stoffwechsel aufrechtzuerhalten. Des Weiteren wird Adenosintriphosphat benötigt, um die bei der Muskelkontraktion ablaufende chemische Reaktion, die noch genauer erklärt wird, in Gang zu bringen. Der genaue Ablauf der Skelettmuskelkontraktion Während der Muskelkontraktion bindet sich Adenosintriphosphat an eines der vielen Myosinköpfchen, die sich jeweils am Ende der einzelnen Myosinfilamente befinden. Dabei wird das Adenosintriphosphat in ein Molekül anorganischen Phosphats, abgekürzt als Pi, umgewandelt. Adenosintriphosphat und Phosphat bleiben dann an das Myosinfilament gebunden. Durch Kalziumionen, die sich an Troponinmoleküle binden, bewegt sich das Tropomyosin beiseite, sodass die Bindungsstellen am Aktinfilament freigelegt werden. Nach diesem Ablauf kann das Myosin sich an das Aktin binden. Querverbindungen bilden sich, damit sie jene Verbindung stabilisieren können. Das Myosin muss jedoch etwas abgeben, um sich am Aktin festhalten zu können. Es setzt deshalb das ADP, also das Adinosindiphosphat und das Phosphat frei, das es nach der Adenosintriphosphat-Spaltung festgehalten hat. Nach dieser Freisetzung knickt das Myosinköpfchen ab, wobei das Aktinfilament in Richtung der Mitte des Sarkomers gleitet. Dort zieht es die Z-Streifen, die sich am Ende der Sakromere befinden, enger zueinander, wodurch wiederum die H-Zone, beziehungsweise die ungewünschte Lücke, verschwindet. Durch diesen Vorgang verkürzen und kontrahieren sich die Muskelfasern.