Skelettmuskulatur: Kontraktiler Apparat

Question 1

Wie groß sind Myofibrillen?

Answer 1

• Lange Säulen (0,5 bis 1 µm Durchmesser)
• Durchziehen die ganze Länge der Muskelfaser

Question 2

Wie sind Myofibrillen verankert?

Answer 2

Mit beiden Enden im Sarkolemm verankert

Question 3

Sarkomer:

1. Was ist das Sarkomer?
2. Welche Myofilamente enthält es?

Answer 3

1. Baueinheit der Myofibrillen
2. Aktin und Myosin II

Question 4

Aktin:

1. Wie ist Aktin aufgebaut?
2. Wie groß ist der Durchmesser eines Aktinfilaments?

Answer 4

1. Zwei Ketten von filamentärem Aktin (F-Aktin), helikal um einander gewunden
2. Dünne Filamente (6 nm ⌀)

Question 5

Myosin II:

1. Wie ist Myosin II aufgebaut?
2. Wie groß ist der Durchmesser eines Myosin II-Filaments?

Answer 5

1. Aufbau
   - 2 leichte und 2 schwere Polypeptidketten
   - Schwanzteil, Halsteil, Kopfteil
2. Dicke Filamente (15 nm ⌀)

Question 6

Z-Scheibe:

1. Was ist in der Z-Scheibe verankert? Wodurch?
2. Wie ist die Z-Scheibe gekappt?

Answer 6

1. Aktin in Z-Scheibe verankert, u.a. durch α-Actinin
2. Gekappt durch CapZ in der Z-Scheibe
   und durch Tropomodulin (Tmod) am freien Ende

Question 7

M-Bande:

1. Was ist in der M-Bande verankert? Wodurch?
2. Beschreibe den Aufbau der M-Bande!

Answer 7

1. Myosin in M-Bande verankert, u.a. durch Myomesin und Kreatinkinase
2. Hexagonale Anordnung: Jedes Myosinfilament ist von 6 Aktinfilamenten umgeben

Question 8

Titin (= Connektin):

1. Was ist die Funktion von Titin?
2. Wo ist Titin verankert?

Answer 8

1. Bildet das ‚Rückgrad‘ des Sarkomers
2. Verankert in Z-Scheibe und M-Bande

Question 9

Titin (= Connektin):

3. Woran ist es gebunden und wie?
4. Nenne seine Eigenschaft und Funktion!

Answer 9

3. Bindet an Myosin über Myosin-bindendes-Protein C (MyBP-C)
4. Elastisch;
   sorgt für Steifigkeit und
   reversible Dehnbarkeit des Muskels

Question 10

Nebulin:

1. Wo ist Nebulin gebunden?
2. Was ist die Aufgabe von Nebulin?

Answer 10

1. Um Aktin gebunden
2. Bestimmt Länge des Aktinfilaments

Question 11

Nenne und beschreibe die jeweiligen Bandenmuster der Sarkomere!

Answer 11

A-bande (‚Anisotrope Bande‘)
* Im Polarisationsmikroskop hell
* Enthält Myosin

I-Bande (‚Isotrope Bande‘)
* Im Polarisationsmikroskop dunkel
* Enthält kein Myosin, nur Aktin

Z-Linie (‚Zwischenstreifen‘)
* Entspricht Z-Scheibe
* Unterteilt I-Bande; begrenzt Sarkomer

M-Linie (‚Mittelstreifen‘)
* Entspricht M-Bande
* Unterteilt A-Bande

H-Zone (‚Hensen-Streifen‘)
* Aktin-freie Zone der A-Bande

Question 12

Wie kommt die Querstreifung der Skelettmuskulatur zustande?

Answer 12

Fixierung von benachbarten Myofibrillen über Desmin (Intermediärfilamente)
in Höhe der Z-Scheibe
=> nicht verschiebbar

Resultiert in Querstreifungsmuster
über gesamte Breite der Muskelfaser

Question 13

Querschnitt einer Skelettmuskelfaser:
Wie sind Aktin und Myosin angeordnet?

Answer 13

• im hexagonalen Muster angeordnet
• Muster verursacht durch Verankerung in der M-Bande

Question 14

Beschreibe den Kontraktionsvorgang von Skelettmuskelfasern!

Answer 14

1. Verschiebung der Aktinfilamente gegenüber der Myosinfilamente
2. Dadurch Verkürzung der Sarkomere von ca. 2,2 µm auf 1,6 µm (ca. 70% der Gesamtlänge)
3. I-Bande wird schmäler; A-Bande bleibt unverändert

Mechanismus: Bewegung des Myosinköpfchens

Question 15

Beschreibe den Mechanismus der Bewegung der Myosinköpfchen!

Answer 15

1. In Anwesenheit von Ca2+: Bindung von Myosin-ATP an Aktin
2. Spaltung von ATP in ADP und Pi
3. Dadurch Bewegung des Myosinköpfchens und Gleiten der Aktinfilamente
4. Freisetzung von ADP
5. Bindung von neuem ATP an Myosin
   => Lösung der Bindung an Aktin, Ausgangsstellung des Myosin

Question 16

Wie kommt es zu Rigor mortis (Totenstarre)?

Answer 16

• ATP vollständig abgebaut
• Aktin-Myosin-Komplex kann sich nicht mehr lösen

Question 17

Woraus bestehen Myofibrillen?

Answer 17

Bestehen aus Ketten von Sarkomeren