Wie lässt sich der Mechanismus der Muskelkontraktion nach dem Modell des Querbrückenzyklus beschreiben?

Question

Wie lässt sich der Mechanismus der Muskelkontraktion nach dem Modell des Querbrückenzyklus beschreiben?

Antwort

Verwandte Fragen

Was sind Sarkomere und aus welchen Proteinen sind sie aufgebaut? Was besagt das Gleitfilamentmodell der Muskelkontraktion?

Accepted Answer

Der Querbrückenzyklus beschreibt den Mechanismus der Muskelkontraktion auf molekularer Ebene, insbesondere die Interaktion zwischen den Proteinen Aktin und Myosin. Hier ist eine vereinfachte Beschreibung des Zyklus: 1. **Ruhestellung**: Myosinköpfe sind in einem energiereichen Zustand, da sie ATP hydrolysiert haben und ADP sowie anorganisches Phosphat (Pi) gebunden sind. In dieser Phase sind die Myosinköpfe nicht an das Aktin gebunden. 2. **Querbrückenbildung**: Wenn Kalziumionen (Ca²⁺) freigesetzt werden und an das Troponin binden, verändert sich die Konformation des Tropomyosins, wodurch die Bindungsstellen für Myosin an den Aktinfilamenten freigelegt werden. Die Myosinköpfe binden an das Aktin und bilden sogenannte Querbrücken. 3. **Kraftschlag (Power Stroke)**: Das anorganische Phosphat (Pi) wird freigesetzt, was eine Konformationsänderung im Myosinkopf verursacht. Diese Änderung führt dazu, dass der Myosinkopf das Aktinfilament entlang zieht, was als Kraftschlag bezeichnet wird. Dabei wird ADP freigesetzt. 4. **Lösen der Querbrücke**: Ein neues ATP-Molekül bindet an den Myosinkopf, was dazu führt, dass der Myosinkopf von dem Aktinfilament gelöst wird. 5. **Reaktivierung des Myosinkopfes**: Das gebundene ATP wird hydrolysiert zu ADP und Pi, wodurch der Myosinkopf wieder in seine energiereiche Konformation zurückkehrt und bereit ist, erneut an das Aktin zu binden, wenn die Bindungsstellen freigelegt sind. Dieser Zyklus wiederholt sich, solange Kalziumionen vorhanden sind und ATP zur Verfügung steht, was zu einer kontinuierlichen Muskelkontraktion führt.

Accepted Answer

Sarkomere sind die kleinsten funktionellen Einheiten der Muskelzellen, insbesondere in Skelett- und Herzmuskulatur. Sie sind die strukturellen Bausteine der Myofibrillen und sind für die Kontrakt... [mehr]

Accepted Answer

Sarkomere sind die kleinsten funktionellen Einheiten der Muskelzellen, insbesondere in Skelett- und Herzmuskulatur. Sie sind die strukturellen Bausteine der Myofibrillen und sind für die Kontraktion der Muskeln verantwortlich. Ein Sarkomer erstreckt sich zwischen zwei Z-Scheiben und enthält die kontraktilen Proteine Aktin und Myosin. Die Hauptproteine, aus denen Sarkomere aufgebaut sind, sind: 1. **Aktin**: Ein dünnes Filament, das die Z-Scheiben bildet und an der Muskelkontraktion beteiligt ist. 2. **Myosin**: Ein dickes Filament, das die Kraft für die Kontraktion erzeugt. 3. **Tropomyosin**: Ein Protein, das die Bindungsstellen für Myosin auf dem Aktinfilament blockiert, wenn der Muskel entspannt ist. 4. **Troponin**: Ein Protein, das an Tropomyosin gebunden ist und die Kontraktion reguliert, indem es auf Calciumionen reagiert. Das Gleitfilamentmodell der Muskelkontraktion besagt, dass während der Kontraktion die Myosinfilamente entlang der Aktinfilamente gleiten. Dies geschieht durch die Bildung von Querbrücken zwischen Myosin und Aktin, die durch ATP hydrolysiert werden. Die Myosinköpfe ziehen die Aktinfilamente in Richtung der M-Scheibe, wodurch sich das Sarkomer verkürzt und der Muskel kontrahiert. Dieses Modell erklärt, wie die Länge der Filamente während der Kontraktion konstant bleibt, während die Sarkomere sich verkürzen.