Gerätegestütztes Kraftraining (Fach) / 2. Kapitel: Anatomische Grundlagen des Kraftrainings (Lektion)

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Mikrostruktur; Muskelfasertyp; Arbeitsweisen und Spannungsformen der Muskulatur

Diese Lektion wurde von Gwen erstellt.

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  • Beschreibe die Arbeitsweisen der Muskulatur! Konzentrische Arbeitsweise: dynamisch überwindende Arbeitsweise der Muskulatur; Ursprung und Ansatz der Arbeitsmuskulatur nähern sich. (ausatmen) Exzentrische Arbeitsweise: dynamisch nachgebende Arbeitsweise der Muskulatur; Ursprung und Ansatz der Arbeitsmuskulatur entfernen sich voneinander. (einatmen) Statische Arbeitsweise: haltende Arbeitsweise der Muskulatur; Abstand zwischen Ursprung und Ansatz der Arbeitsmuskulatur bleiben konstant.
  • Was ist eine "motorische Einheit"? Das Zusammenspiel zwischen zentralem Nervensystem und der Skelettmuskulatur bzw. Innervation von Skelettmuskeln geschieht über so genannte motorische Einheiten. Vorderhornzelle d. Rückenmarks + efferenter motorischer Nerv + Muskelzellen/-fasern = motorische Einheit Eine motorische Vorderhornzelle kontrolliert immer mehrere Muskelzellen! Die Muskelzellen liegen immer in EINEM Muskelbündel. Alle Muskelzellen gehören einem Fasertyp an.  
  • Was ist eine "motorische Endplatte"? Verbindungsstelle zwischen Nervenfasern und Muskelfasern. Die faserförmigen Verästelungen des Nervs liegen in rinnenartigen Vertiefungen der Muskelzelle und bilden eine Übergangsstelle für die Information vom Nerv zum Muskel. Sie überträgt den Nervenreiz auf die Muskelfaser.  
  • Beschreibe die Vorgänge der Reízweiterleitung an der "motorischen Endplatte"! Die Verbindungsstelle zwischen Nervenfasern und Muskelfasern nennt man motorische Endplatte. Sie überträgt den Nervenreiz auf die Muskelfaser. Das verbreiterte und verdickte Endstück der Nervenfaser wird als Synapse bezeichnet. Wenn ein Nervenimpuls (Reiz) an der motorischen Endplatte angekommen ist, wird aus kleinen Speicherbläschen (Vesikel) der motorischen Endplatte ein Überträgerstoff (Acetylcholin) freigesetzt. Dieses Acetylcholin gelangt durch Diffusion sehr schnell über den synaptischen Spalt zwischen Endplatte und Muskelfaser zu bestimmten Rezeptoren an den Muskelzellen und löst dort über eine Kette weiterer Reaktionen ein Aktionspotenzial aus, was dann zu einer Muskelkontraktion führt.
  • Beschreibe die Feinstruktur der Skelettmuskulatur! Das Sarkomer ist die grundlegende kontraktile Einheit der quergestreiften Muskulatur. Die Anordnung der dicken (Myosin) und dünnen (Aktin) Myofilamente des Sarkomers ist weitgehend verantwortlich für die Bandenmuster unter Licht-und Elektronenmikroskopie beobachtet. Aktin und Myosin interagiert und erzeugen die Kontraktion. Die Z-Scheibe bildet ein sarkomerisches Gerüst, um die effiziente Übertragung der erzeugten Kraft zu gewährleisten.
  • Beschreibe die Vorgänge der Querbrückenbildung zwischen Aktin und Myosin während einer Kontraktion! Die Myosinköpfchen haben das stetige Bestreben, sich an die Aktinfilamente anzulagern und eine Querbrücke zwischen Myosin- und Aktinfilamenten zu bilden. Dieses Andockbestreben wird in Ruhe dadurch verhindert, dass die Anlagerungsstellen auf dem Aktinmolekül durch die Troponinkugeln blockiert sind. Durch einen Nervenimpuls werden die Troponinmoleküle so umgelagert, dass die Einraststellen auf dem Aktinmolekül frei werden. Somit können die Myosinstiele mit ihren Myosinköpfchen ausklappen und eine Querbrücke zu den Aktinfilamenten bilden. Verantwortlich für diese Reaktionen in der Muskelzelle sind Calciumionen, die sich, ausgelöst durch einen Nervenreiz, chemisch mit den Troponinkugeln verbinden und somit die Umlagerung der Troponinkugeln und damit die Querbrückenbildung erst ermöglichen. Die notwendige Energie zur Querbrückenbildung liefert die Spaltung des ATP. Das ATP ist nicht nur für Kontraktionsvorgänge in der Muskelzelle, sondern auch für den Abtransport der Calciumionen und somit für die Erschlaffung der Muskelzelle ("Weichmacherwirkung") verantwortlich.
  • Beschreibe das Konstrukt "Vorspannung" bzw. "Vordehnung"! Aus der Ruhelänge kann der Muskel nicht nur deswegen optimal Spannung entwickeln, weil die Sarkomerlänge den günstigsten Überlappungsbereich von Myosin- und Aktinfilamenten garantiert, sondern auch, weil bei dieser Vordehnung auf ca. 120% der Minimallänge die bindegewebigen, elastischen Anteile des Muskels gerade so weit vorgespannt sind, dass sich die von den Sarkomeren aktiv entwickelte Kraft optimal auf den Knochen übertragen lässt. Eine nach außen wirksame Gesamtspannung des Muskels lässt sich steigern, wenn man ihn über den Bereich der Ruhelänge hinaus vordehnt (z. B. Tennisaufschlag). Es sinkt zwar die aktiv von den Sarkomeren erzeugte Spannung (weniger Querbrücken möglich), die nach außen wirksame Gesamtsspannung steigt aber noch. Die nach außen wirksame Gesamtsspannung eines Muskels ist generell die Summe aus der aktiv erzeugten Spannung (Querbrückenbildung zw. den Filamenten) und aus der Spannung, die passiv in den elastischen Strukturen des Muskels gespeichert wird (Bindegewebe, Titinfilamente). Hier spricht man in der Sportwissenschaft von einer Vorspannung bzw. Vordehnung.
  • Beschreibe die nachfolgenden Begriffe und ordne sie konkreten Muskeln bei einer beliebigen Krafttrainingsübung zu! - "Agonist" - "Antagonist" - "Synergist" Agonisten sind Muskeln, die eine genau definierte Gelenkbewegung vollziehen ("Spieler"). Synergisten sind Muskeln, die den Agonisten bei der definierten Gelenkbewegung unterstützen ("Mitspieler"). Antagonisten sind Muskeln, die genau die entgegengesetzte Gelenkbewegung wie die Agonisten
  • Definiere "Muskelursprung" und "Muskelansatz" aus anatomischer Sicht! Muskelursprung kennzeichnet ein unbewegliches Skelettelement. Muskelansatz kennzeichnet dagegen ein bewegliches Skelettelement. (Aus mechanischer Sichtweise ist diese Zuordnung nicht immer korrekt, da die Funktion auch umgekehrt sein kann.)
  • Definiere "Punctum fixum" und "Punctum mobile" aus mechanischer Sicht! Der Punctum fixum stellt bei einer Muskelkontraktion grundsätzlich den unbeweglichen Skelettanteil dar. Der Punctum mobile stellt den beweglichen Skelettanteil dar. (Unabhängig davon, ob es sich um Muskelursprung oder Muskelansatz handelt.)
  • Charakterisiere die Typ-I- und die Typ-II-Skelettmuskelfaser! Typ-I (ST- bzw. langsam zuckende Fasern)- langsam-ausdauernde Kontraktionen- hohe Anzahl Mitochondrien- hohe Menge aeroben Enzymen- geringe Menge anaeroben Enzymen- hoher Myoglobin-Gehalt- geringer Kreatinphospat-Gehalt- hoher Glykogen-Gehalt- niedrige elektrische Erregbarkeit- langsame Erregungsleitung- geringes Hypertrophiepotenzial Typ-II (FT- bzw schnell zuckende Fasern)- schnell-kräftige Kontraktionen- geringe Mitochondrien-Anzahl- geringe Menge an aeroben Enzymen- hohe Menge anaeroben Enzymen- geringer Myoglobin-Gehalt- hoher Kreatinphospat-Gehalt- geringer Glykogen-Gehalt- hohe elektrische Erregbarkeit- schnelle Erregungsleitung- großes Hypertrophiepotenzial
  • Differenziere die Typ-II-Muskelfasern! Typ-IIa, Typ-IIb, Typ-IIx
  • Beschreibe die Spannungsformen der Skelettmuskulatur! Aus muskelphysiologischer Sicht werden die folgenden Spannungsformen der Muskulatur differenziert: Bei der auxotonischen Spannungsform verändert sich während eines Bewegungsablaufs sowohl die Muskelspannung als auch die Muskellänge. Sie tritt i. d. R. beim gerätegestützten Krafttraining auf.   Bei der isometrischen Spannungsform verändert sich lediglich die Muskelspannung; die Muskellänge bleibt konstant. Sie tritt ausschließlich bei der statischen Muskelarbeitsweise auf. Bei der Sonderform der isotonischen Spannungsform wäre die Muskelspannung gleich, während sich die Muskellänge verändern würde. Die Muskelspannung ist über eine Bewegungsamplitude niemals gleich. Es handelt sich um ein rein theoretisches Konstrukt.
  • Definiere "Muskelfaser"! Muskelfasern bzw. Muskelzellen sind spezialisierte Zellen des Muskelgewebes mit mehreren Kernen, zahlreichen Mitochondrien und Myofibrillen als kontraktile Zellelemente. Manche Muskelfasern sind mehrere Zentimeter lang. Die Fasern der Skelettmuskeln werden über sog. motorische Endplatten innerviert. Ein Nervenimpuls löst einen intrazellulären Kalziumanstieg aus, der zur Kontraktion der Myofibrillen führt.
  • Aufbau "Myosinfilament"!? Die dicken Myosinfilamente bestehen aus vielen Myosineinzelmolekülen, die bündelartig zusammengefasst sind. Jedes Myosinmolekül sieht aus wie ein kleiner Golfschläger mit einem Stiel und zwei Köpfchen.
  • Aufbau "Aktinfilament"!? Die Aktinfilamente bestehen aus drei verschiedenen Eiweißmolekülen: Aktin, Troponin, Tropomyosin Das Aktinmolekül besteht aus zwei langen miteinander verflochtenen Eiweißketten.Aktin = viele kleine kugelförmige EiweißmoleküleTroponin = kleine kugelförmige Eiweißmoleküle, die etwa alle 40 nm an diesen Eiweißfaden angeheftet sindTropomyosin = langer, dünner und relativ starrer Eiweißfaden, der sich wie eine Spirale in den Windungen des Aktinmoleküls entlangzieht.