Anatomy of a muscle cell

Ich denke wir haben ein gutes Verständnis dafür, wie ein Muskel kontrahiert,

zumindest auf molekularer Ebene

Lasst uns nun einen Schritt zurückgehen, um zu verstehen,

wie Muskeln aufgebaut sind

was wir normalerweise mit Muskeln assoziieren.

Ich zeichne nun einen flexierten Bizeps hier..

Dass soll der Ellbogen sein und das hier

seine rechte Hand

Also das ist sein Bizeps und er flexiert.

Ich denke wir haben alle schon einmal Bilder von Muskeln gesehen,

zumindest auf makroskopischer Ebene, sowie seine Verbindungen

zu den Knochen an beiden Enden

Lasst mich kurz die Knochen einzeichnen.

Mit den Knochen verbunden ist er

über Sehnen an beiden Ende.

So das hier wäre ein Knochen.

Gleich hier ein anderer Knochen mit dem er verbunden ist.

Und hier die Sehnen, welche die Knochen mit den

Muskeln verbinden.

Der Muskel ist also mit zwei Knochen verbunden

und wenn er kontrahiert bewegt er die Knochen mit.

Wir konzentrieren uns hier also auf Skelettmuskulatur.

Zwei andere Typen sind glatte Muskulatur ud Herzmuskulatur.

Herzmuskulatur findet sich - wenig überraschend - in unserem Herz.

And glatte Muskulatur ist eher unbewusste,

langsame Muskulatur wie zum Beispiel in unserem Verdauungstrakt.

Ich werde mich in einem anderen Video näher damit beschäftigen, aber meistens

wenn jemand von Muskeln spricht, denken wir an

Skelettmuskulatur die unsere Knochen bewegen, die es uns

ermöglichen zu rennen, heben, reden oder Sachen zu beißen.

Okay das ist gewöhnlich unsere erste Assoziation.

Aber gehen wir hier noch ein bisschen tiefer.

Wenn wir uns nun einen Querschnitt dieses Bizeps hier anschauen

genau hier - also ich werde das mal vergrößern

Und dann müsste es in etwa so aussehen.

So sieht der Muskel also von innen aus.

Wie bereits gesagt, hier ist unsere Sehne.

Und dann haben wir eine Hülle, der Übergang zwischen

dieser Hülle und der Sehne ist fließend.

Diese Hülle heißt

Epimysium und es ist wirklich nur Bindegewebe das den

Muskel umhüllt, ihn schützt, das die Reibung

zwischen dem Muskel, dem umgebenden Knochen und

anderem Gewebe des Arms reduziert

Auch innerhalb des Muskels haben wir Bindegewebe.

Ich benutze besser eine andere Farbe.

Orange sollte passen.

Dieses Gewebe heißt Perimyseum und wie gesagt

es ist einfach Bindegewebe innerhalb des Muskels.

Und jede dieser Einheiten die das Perimyseum umgibt..

wenn wir also eines dieser

Dinger nehmen und ein bisschen tiefer gehen.

So als ob

wir es herrausziehen.

Ich werde dieses hier nehmen.

Wir ziehen es also raus, so in der Art, es wir also

von Perimysium umgeben, nicht wahr?

Das alles ist Perimysium und es ist wirklich nur ein spannendes

Wort für Bindegewebe.

Da ist natürlich noch anderes Zeugs.

Zum Beispiel Nerven oder Kapillaren, alles

mögliche an Zeugs, weil die Versorgung mit Blut und Nervenimpulsen

natürlich gewährleistet sein muss. Es ist also nicht nur

Bindegewebe.

Klar brauchen wir noch anderes was die

Muskelzellen erreichen soll.

Also jede von diesen - ich denke sie heißen Muskelfaserbündel, aber

diese sind wirklich dicke Faserbündel des Muskels.

Sie werden Faszikel genannt.

Das Bindegewebe innerhalb eines Faszikels wird

Endomysium genannt.

Also nocheinmal, Bindegewebe beinhaltet Kapillaren,

Nerven und all das was

halt Kontakt mit den Muskelzellen braucht.

Wir sind innerhalb eines einzelnen Muskels.

Das grüne Bindegewebe hier ist Endomysium.

Und jedes dieser Dinger im Endomysium sind die

eigentlichen Muskelzellen

Dies ist eine Muskelzelle.

Ich werde violett benutzen.

Also dieses hier - ich werde es ein wenig herrausziehen.

Wenn ich das hier herrausziehe, das ist eine Muskelzelle.

So weit so gut, aber wir gehen sogar

in das Innere einer Muskelzelle um zu verstehen wie all die Myosin-

und Aktinfilamente in diese Muskelzelle gehören.

Das hier ist eine Muskelzelle oder eine Muskelfaser.

Die beiden Vorsilben die uns im Zusammenhang mit Muskeln

häufiger begegnen werden sind myo, was auf

Muskeln- hinweist.

Die andere Vorsilbe ist sarco, zum Beispiel in

Sarcolemm oder Sarkoplasmatisches Retikulum

Ich werdet also auch diese Vorsilbe sarco brauchen und das

bedeutet Fleisch - so Sarkophag - euch fallen sicherlich noch andere

Wörter ein die mit sarco beginnen.

Sarco ist also Fleisch.

Muskel ist Fleisch und myo ist Muskel.

So dies ist eine Muskelfaser

Dies ist die eigentliche Muskelzelle, also lasst uns ein bisschen reinzoomen in

den wirklichen Muskel.

Ich denke ich werde das mal ein ganzes Stück größer zeichnen.

Eine Muskelzelle wird Muskelfaser genannt

Faser deshalb, weil es länger als breit ist.

Sie kommen in verschiedenen - lasst mich kurz eine

Muskelfaser malen.

Und ein Querschnitt des Muskels dazu

Diese können relativ kurz - einige hundert

Mikrometer - oder ziemlich lang -- zumindest nach

zellulären Maßstäben.

Bis zu mehreren Centimetern.

Stellt euch das als Zelle vor.

Eine ziemlich lange Zelle.

Und gerade weil sie so lang ist, braucht sie

mehrere Zellkerne.

Also um die Zellkerne zu zeichnen sollte ich die

Muskelfaser besser zeichnen.

Ich werde die kleine Klumpen an der äußeren Membran zeichnen,

so dass die Zellkerne (Kerne) an die Faser passen.

Zur Erinnerung, es handelt sich nur um einzelne Muskelzellen,

welche sehr lang sind und daher viele Zellkerne haben.

Wir brauchen einen Querschnitt, da wir in

das Innere der Zelle wollen.

Man sagt die Zelle ist vielkernig.

Stellen wir uns einmal die Membran durchsichtig vor,

dann wäre ein Kern hier, ein anderer hier

drüben, noch ein anderer hier, wieder ein anderer

Kern hier.

Und der Grund für diese Vielkernigkeit is, dass wir über

große Distanzen nicht auf Proteine warten wollen,

um vom Kern bis zu

dieser Stelle der Zelle zu kommen.

Wir haben also die DNA Information nahe dort

wo wir sie benötigen.

Nocheinmal: vielkernig.

Ich hab gelesen, dass wir etwa 30 Kerne pro Quadrat-Millimeter

Muskelgewebe haben, im Durchschnitt.

Ob das jetzt wirklich der Fall ist oder nicht,weiss ich nicht, aber

die Kerne sind direkt unter der Membran der

Muskelzelle - und du erinnerst dich noch aus dem letzten Video daran, wie

diese heißt.

Die Membran der Muskelzelle heißt Sarkolemm.

Das hier sind die Kerne.

Und nimmt man einen Querschnitt hiervon, sieht man

Röhren innerhalb dieser Myofibrillen.

Es gibt also eine ganze Reihe von Röhren innerhalb

dieser Zelle.

Lasst mich eine von denen herrausziehen.

Das ist eine Myofibrille.

Unter dem Lichtmikroskop betrachtet,

würde man eine Streifung erkennen.

Diese Streifung würde in etwa so aussehen,

Etwa so und noch ein paar dünnere.

So in etwa.

Und innerhalb dieser Myofibrillen würden wir die Myosin- und

Aktinfilamente finden.

So lasst uns ein wenig in die Myofibrille hineinzoomen.

Immer weiter bis auf molekularer Ebene.

So, das ist die Myofibrille, vergesst nicht, wir sind innerhalb

der Muskelzelle, innerhalb der Muskelfaser.

Die Muskelfaser ist eine Muskelzelle.

Myofibrill ist- kann man als ein Röhrchen innerhalb

der Muskelzelle sehen.

Das sind die Dinger, die in Wirklichkeit

die Kontraktion ausmachen.

Also wenn man in einem Myofibril einzoomen würde

würdest du es sehen- es würde so ungefähr aussehen

es wird solche Bänder haben

Also werden die Bänder ungefähr so aussehen

Es wird solche kurze Bänder haben

und dickere Bänder, wie diese

diese dünkleren, ich geb' mein Bestes zum sie relativ

klar darstellen und es könnte eine kleine Linie genau hier haben

Und das gleiche wiederholt sich hier.

Also jede dieser Einheiten

die sich wiederholen werden Sarcomere genannt.

Und diese wiederholende Einheiten gehen von

einer Z Linie zur nächsten Z Linie.

Und diese Begriffe kommen von der Tatsache, dass die Leute

im Mikroskop schauten und diese Linien sahen

und diese dann auch benannten.

und damit ihr auch andere Begriffe habt, werden wir gleich über den Zusammenhang

zu Myosin und Aktion reden.

Dieses hier ist das A- Band

und dann dieser Abstand genau hier oder diese Teile hier

diese werden I Bänder genannt

Wie werden gleich sehen, wie das

zu den Mechanismen der Einheiten in Bezug steht

oder zu den Molekülen von denen wir im letzten Video gesprochen haben

Also wenn du hier einzoomen würdest, wenn du reingehst

in den Myofibrilen, wenn man einen Querschnitt

dieser Myofibrilen machen würdest, was du findest- falls du schneiden müsstest

in Schnitte zum Beispiel, die parallel

zum richtigen Bildschirm in welchen du schaust, wirst du

so etwas sehen

das wird dein Z Band sein

da wird dein nächstes Z Band sein

Also jetzt zoome ich in einem Sarkomer hinein

Das ist wiederum ein anderes Z Band

Dann hast du deine Aktion Filamente

Nun kommen wir zum molekularen Niveau an

von welchem ich schon gesprochen habe

und dann zwischen den Aktin Filamenten hast du

Myosin Filamente.

Erinnere dich, die Myosin Filamente haben diese zwei Köpfe drauf gehabt

Sie haben je zwei Köpfe, die entlang den

Aktion Filamenten kriechen

ich zeichne bloss ein paar davon und dann sind sie in der Mitte

so aufgehängt

Wir werden gleich sehen, was passiert wenn der Muskel

sich tatsächlich zusammenzieht

und ich könnte es nochmals hier zeichnen

Es hat also mehr Köpfe, als was ich zeichne aber das

gibt uns eine Idee von was geschieht

Das sind Myosine, Proteine also und sie alle

sind verflochten, so wie wir im vorherigen Video gesehen haben

dann wird es ein Weiteres hier haben

ich muss es nicht detailliert zeigen

und du kannst sofort sehen, dass das A Band

zu dort wo wir unser Myiosin haben, entspricht

Also das hier ist unser A Band

und hier überlappen sie

Sie überlappen sogar in der Entspannung

aber die I Bande ist wo man nur die Aktin

Filamente hat und kein Myosin

Und dann Myiosin Filamente bleiben am Ort durch die Einwirkung von Titin,

das man sich wie ein Federprotein vorstellen kann

Ich mache es in einer anderen Farbe

Also Myosin wird dank Titin an Ort und Stelle gehalten

Es wird an die Z Bande durch Titin gehalten

Also was ist genau passiert?

Wir haben all das wenn eine Nervenzelle- lasst mich

ein Endknopf einer Nervenzelle hier zeichnen

ein Endknopf eines Axons hier zeichnen

Es ist ein Bewegungsneuron

Es sagt dem Typen hier er soll sich zusammenziehen

Wir haben ein Aktionspotential

Dieser verbreitet sich entlang der Membran

in allen Richtungen

Und irgenwann, wenn wir es von hier anschauen

hat es diese kleinen transversalen T- Röhrchen

Sie gehen hauptsächlich in der Zelle und verbreiten weiter

das Aktionspotential

Dieser Aktionspotential erregt das Sarkoplasmatische Retikulum welches dabei Kalzium ausschüttet

Das Kalzium bindet das Troponin

welches sich an diesen Aktionfilamenten,welche das Tropomyosin

aus dem Weg räumt und dann kann das Gleiten beginnen

Das Myosin beginnt das ATP zu brauchen um zu gleiten

entlang diesen Aktinfilamenten

Und so kann man sich vorstellen, dass, während sie kriechen,

wird ihre Kraft sie schieben, man kann es als

Aktinfilamente sehen, und dabei sagen, dass das Myosin

sich in der anderen Richtung bewegen will, aber man zieht

an beiden Enden einer Schnur, oder?

Also wird das Myosin an einem Ort bleiben und die

Aktinfilamente werden zusammengezogen

und so zieht sich der Muskel zusammen

Also haben wir hoffentlich in diesem Video, das Bild des

flektierenden Muskels von hier

mit dem was im molekularen Niveau passiert verbunden,

was wir im letzten Video gelernt haben

Und man kann sich vorstellen, wenn das in allen

Myofibrillen innerhalb eines Muskels, weil ja

das Sarkoplasmatische Retikulum Kalzium allgemein

im Zytoplasma- das man auch Myoplasma nennt- rauslässt

weil wir mit den Muskelzellen zu tun haben, das Zytoplasma

dieser Muskelzelle.

Das Kalzium überschwemmt alle diese Myofibrillen

Es kann sich zu allem Troponin anhaften oder zumindest

eine Menge vom Troponin auf diesen Aktinfilamenten und danach

kontrahiert sich der ganze Muskel.

und wenn das gemacht ist, jede Muskelfaser, Myofaser

oder jede Muskelzelle wird nicht viel

Kraft zum Zusammenziehen haben

aber wenn man es verbindet mit allen anderen die rundum sind

wenn man nur eines oder nur ein paar hat, welche funktionieren

dann hat man nur eine Zuckung

Aber wenn sie alle auf einmal zusammenziehen

dann wird das die Kraft erzeugen

um Arbeit leisten zu können, die Knochen zusammenziehen oder heben

von Gewichten.

Also hoffentlich hast du das einigermassen nützlich gefunden