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Muskelkontraktion
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Inhalt
• Skizze der Signalübertragung im Neuron– Ruhepotential– Aktivierung: De- und Repolarisation
• Kopplung an Muskelfasern– Wirkung von Ca2+ und ATP
• Modell der Muskelkontraktion
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Struktur eines Muskels: Sarkomere mit Moto-Neuronen
2 µm
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K+ 140 mmol/l
K+ / Na+ Pumpen bauen die Ausgangskonz. auf – steuerbare Kanäle wirken als Bypass
mVolt
-60
1
40K+ 5 mmol/l
Na- K+
Ca2+ Pumpe
Konzentrationen zu beiden Seiten der Membran bei offenen K+ Kanälen
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Konzentrationen zu beiden Seiten der Membran bei offenen Na+ Kanälen
Na+ 150 mmol/l
Membran Aussenseite negativ, Innenseite positiv geladen
K+
mVolt
-60
1
40
Ca2+ Pumpe
Na-
Na+ 15 mmol/l
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1. Ruhezustand, offene K+ KanälemVolt
-60
1
40
Nur K+ kann aus der Plasmamembran diffundieren, im Gleichgewicht U = -60mV
Pos. Ladung
Neg.. Ladung
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2. Aktivierung („Depolarisationsphase“)mVolt
-60
1
40
Aktivierung der Na Kanäle ermöglicht Na+ Diffusion nach innen, im Gleichgewicht U = 40mV
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3. Ca2+ -Emission aus dem „Sarkoplasmatischen Reticulum“mVolt
-60
1
40
Ca2+ wird emittiert, legt am dünnen Filament die Myosinbindungstellen frei
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4. Myosin bewegt Actin, ATP getrieben
Myosinköpfe richten sich auf und heften sich zyklisch ans Aktin, Energie liefert ATP
mVolt
-60
1
40
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Ca2+ und K+ / Na+ Pumpen bauen die Ausgangs-Konzentrationen wieder auf
mVolt
-6040
Na- K+
5. Aktionspotential klingt ab („Repolarisierungsphase“)
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6. = 1. Ruhezustand, offene K+ KanälemVolt
-60
1
40
Nur K+ kann aus der Plasmamembran diffundieren, im Gleichgewicht U = -60mV
Pos. Ladung
Neg.. Ladung
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Zusammenfassung
• Signal-Fortleitung über Neuronen mit Zellkörper, Dendriten und Axone mit Hilfe von Verschiebung elektrischer Ladungen
• Daraus resultieren– Konformations- bzw. Funktionsänderungen von Molekülgruppen– Elektrische Feldstärken zwischen unterschiedlichen Ladungen– Potentialunterschiede zwischen Punkten auf der Muskel- bzw.
Körper-Oberfläche
• Literatur: „Biology, Campbell“, Pearson Verlag
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finis
Myosinköpfe richten sich auf und heften sich zyklisch ans Aktin, Energie liefert ATP
mVolt
-60
1
40
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Con
duct
ion