Gleitfilamenttheorie
Was ist die Gleitfilamenttheorie?
Die Gleitfilamenttheorie wurde 1954 entdeckt und beschreibt die chemischen Vorgänge, die zu einer Muskelkontraktion führen. Dabei werden insbesondere die Strukturproteine Aktin und Myosin betrachtet, welche ineinandergleiten, ohne dabei ihre Länge zu verändern.
Wie funktioniert die Muskelkontraktion?
Erhält der Muskel vom zentralen Nervensystem einen Impuls zur Muskelkontraktion, wird dieser in den kleinsten Einheiten – den Sarkomeren – umgesetzt. Die dünnen Aktinfilamente werden von den dicken Myosinfilamenten zusammengezogen, die Z-Scheiben nähern sich dadurch an und das Sarkomer wird verkürzt. Das Zusammenziehen erfolgt aufgrund einer Vielzahl von Widerhaken – den Myosinköpfchen. Diese binden sich chemisch unter Aufwendung von Energie an die Aktinfilamente.
Nachdem sie verbunden sind, klappen die Köpfchen ab und ziehen die Aktinfilamente aufeinander zu. Danach lösen sie sich wieder und starten den nächsten Gleitzyklus, in welchem die Aktinfilamente noch weiter aufeinander zu bewegt werden. Ein Gleitzyklus dauert dabei weniger als eine Sekunde und verkürzt das Sarkomer um ca. 1 % der Muskelfaserlänge. Die Verkürzung in einem Sarkomer ist demnach so gering, dass erst die Summe vieler Verkürzungen in vielen Sarkomeren und das Zusammenspiel verschiedener Muskelfasern zu einer sichtbaren Muskelkontraktion führt.
Gilt die Gleitfilamenttheorie heute noch?
Auch heute hat die Gleitfilamenttheorie noch ihre Gültigkeit, wobei nach neuesten wissenschaftlichen Erkenntnissen ein weiteres Strukturprotein – das Titinfilament – eine wichtige Rolle bei der Muskelkontraktion spielt. Dieses wurde bei der ursprünglichen Gleitfilamenttheorie trotz seiner Größe – Titin ist wesentlich größer als Aktin und Myosin – übersehen.
Das Titinfilament fungiert als eine Art Sprungfeder und verbindet zwei Z-Scheiben miteinander. Es hat die Aufgabe, die Myosinköpfchen zu zentrieren und das Sarkomer nach einer Dehnung in die Ausgangslage zurückzusetzen. Aufgrund seiner Aufgaben ist es insbesondere für die exzentrische Muskelarbeit von Bedeutung.
Literatur
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