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18.11.2020

Die Muskeln: Motor unserer Gliedmaßen

Text: Ursula Mitteregger

Muskeln bewegen unsere Gliedmaßen und gewährleisten, dass wir Bewegungen ausführen können. In unserem YOLO 1x1 erfahren Sie alles über die Beschaffenheit, Aufgaben und Unterscheidung von Muskeln sowie den Ablauf der Muskelkontraktion.

Die Aufgaben unserer Muskeln

Unsere Muskeln ermöglichen es uns, unsere Gliedmaßen zu bewegen. Sie sind sozusagen der Motor unseres Bewegungsapparates, ohne dem wir unsere knöchernen Strukturen nicht bewegen könnten. Muskeln besitzen eine statische (wichtig für unsere Haltung) und dynamische Funktion (wichtig, damit wir uns bewegen können). Sind unsere Muskeln aktiv, unterstützt das die Blutzirkulation in den Venen. Außerdem schützen und stützen Sie unsere inneren Organe. 

Eine gut trainierte und aufgewärmte Muskulatur ist außerdem der beste Schutz gegen Verletzungen der Bänder. Daher ist es besonders wichtig, dass Sie sich vor jedem Training gut aufwärmen. Wie ein optimales Warm-up aussieht, das können Sie hier nachlesen.

Die unterschiedlichen Muskelarten

Im Körper gibt es sogenannte glatte und quergestreifte Muskulatur. Glatte Muskulatur überzieht die inneren Organe, dient zur Kontraktion der Organe sowie Gefäße und kann nicht willentlich angesteuert werden. Hingegen quergestreifte Muskulatur, wie zum Beispiel unsere Skelettmuskulatur (Bizeps & Co.), hat eine gleichmäßige Verteilung der Muskelfibrillen und lässt sich durch unseren Willen steuern.

Eine Besonderheit stellt der Herzmuskel dar. Er besitzt Eigenschaften beider Muskelarten. Obwohl unser Herz unwillkürlich schlägt, können wir es dennoch willentlich beeinflussen. Beispielsweise können wir durch verschiedene Entspannungstechniken unser Herz dazu bewusst veranlassen, langsamer zu schlagen.

Aufbau eines Skelettmuskels

Ein Skelettmuskel besteht grundsätzlich aus:

  • Mehreren Muskelfaserbündeln

  • Jedes Muskelfaserbündel besteht aus zahlreichen Muskelfasern (= Myofibrillen)

  • Myofibrillen lassen sich weiter unterteilen in Myofilamente. Im Muskel sind das das sogenannte Aktin und Myosin, die bei der Muskelkontraktion ineinander gleiten.

  • Jeder Muskel bis hin zu jeder Muskelfaser wird durch Blutgefäße und Nerven(fasern) versorgt.

  • Jede Einheit des Muskels wird dabei von Bindegewebe (Faszien) umhüllt. Dieses gewährleistet, dass die Muskelfasern, Muskelfaserbündeln bis hin zu den einzelnen Muskeln die Kraft im Körper übertragen und gut aneinander vorbei gleiten können.

  • Die kleinste Einheit im Muskel wird Sarkomer genannt.

Aufbau eines Skelettmuskels, Quelle: Getty Images. Klicken Sie auf das Bild, um es vollständig zu sehen.
Aufbau eines Skelettmuskels, Quelle: Getty Images. Klicken Sie auf das Bild, um es vollständig zu sehen.

So funktioniert die Muskelkontraktion

Ein Muskel wird in der Anatomie grundsätzlich durch einen Ursprung, einen Ansatz sowie eine Funktion und Innervation (= der Nerv, der den Muskel versorgt) beschrieben. Verkürzt sich der Abstand zwischen Ursprung und Ansatz kontrahiert ein Muskel. Dazu schieben sich die Myofilamente Aktin und Myosin ineinander. Das Aktin besteht aus zwei perlschnurartigen Molekülketten, die umeinander gewunden sind. Das Myosin besteht hingegen aus zwei Ketten aus Myosinmolekülen, die jeweils ein Köpfchen, einen Hals und einen Schaft aufweisen. Bei der Muskelkontraktion docken schließlich die Myosinköpfchen am Aktin an,  knicken um und schieben das Aktin zur Sarkomermitte. Der Muskel kontrahiert, sprich er verkürzt sich. Dazu – wie auch zum Wiederlösen der Myosinköpfchen –  benötigt der Körper Energie in Form von ATP (Adenosintriphosphat).

Um das Andocken der Myosinköpfchen am Aktin zu ermöglichen, benötigt der Körper Calcium. Um die Köpfchen wieder zu lösen, benötigt er hingegen Magnesium. Das ist der Grund, warum bei Muskelkrämpfen oft Magnesium eingenommen wird. Man möchte damit das Andocken der Myosinköpfchen lösen.

Übersicht über die Beschaffenheit eines Skelettmuskels sowie seine Kontraktion. Quelle: Getty Images. Klicken Sie auf das Bild, um es vollständig zu sehen.
Übersicht über die Beschaffenheit eines Skelettmuskels sowie seine Kontraktion. Quelle: Getty Images. Klicken Sie auf das Bild, um es vollständig zu sehen.

Muskeln arbeiten antagonistisch

Nach einer Kontraktion kann sich ein Muskel (in diesem Falle der sogenannte Agonist) nicht selbst auf die ursprüngliche Länge zurück strecken, vielmehr wird er passiv durch die gegenüberliegenden Muskeln (die sogenannten Antagonisten) wieder in seine ursprüngliche Länge zurück gedehnt. Beispiele für Agonisten und Antagonisten sind:

  • Armbeuger (m. biceps brachii) und Armstrecker (m. triceps brachii)
  • Pomuskeln (vor allem der große, m. gluteus maximus) und Hüftbeuger (m. illiopsoas)
  • Brustmuskulatur (m. pectoralis major und minor) und m. trapezius (vor allem der querverlaufende Anteil).

Zu der Einteilung von Agonisten und Antagonisten gesellt sich noch eine dritte Bezeichnung: Die sogenannten Synergisten. So werden Muskeln dann genannt, wenn sie die Muskelarbeit eines anderen Muskels unterstützen. Ein sehr gutes Beispiel dafür ist die gesamte Bauchmuskulatur, die bei zahlreichen Alltagsbewegungen hauptsächlich synergistisch arbeitet. Beispielsweise unterstützt der tiefliegende, querverlaufende Bauchmuskel (m. transversus abdominis) die Rumpfrotation, welche jedoch vorrangig von der schrägen Bauchmuskulatur (m. obliquus internus und externus) ausgeführt wird. Synergistisch zu dieser Rotation arbeiten aber auch die kleinen, feinen Muskeln im Rücken, die sogenannten m. rotatores, die ermöglichen, dass die Wirbelkörper beweglich sind beziehungsweise sich die gesamte Wirbelsäule drehen kann.

Die Arbeit der Muskeln benötigt viel Energie. Während etwa 25 Prozent in die mechanische Bewegung fließen, werden die verbleibenden 75 Prozent der Energie in Wärme umgewandelt. Im Muskel arbeiten nicht immer alle Muskelfasern gleichzeitig, sondern immer nur etwa 30 bis 40 Prozent. Es erfolgt ein fliegender Wechsel, sodass in 10 bis 15 sec alle Muskelfasern genutzt wurden, dabei lassen sich aber nur maximal 70 Prozent aktivieren. 30 Prozent verbleiben als autonome Reserve für Ausnahmezustände.  

Ein Muskel besteht aus einem Muskelbauch, der hin zum Knochen in das sogenannte Sarkolemma (eine Art Bindegewebe) übergeht und in Form einer Sehne am Knochen ansetzt.

Männer besitzen durchschnittlich rund 30 Kilogramm Muskulatur, Frauen im Schnitt 24 Kilogramm.

Weiße und rote Muskelfasern für optimale Trainingsergebnisse

Nicht alle Muskelfasern in unseren Muskeln sind gleich beschaffen. Genauer gesagt besitzt jeder Mensch zwei unterschiedliche Arten von Muskelfasern:
  • Weiße Muskelfasern (Fast-Twitch-Fasern, auch Typ-2-Muskelfasern): Diese Muskelfasern kontrahieren sehr schnell und sind für intensive, explosive und starke Bewegungen zuständig. Sie werden vorrangig im Krafttraining mit niedriger Wiederholungszahl beansprucht.
  • Rote Muskelfasern (Slow-Twitch-Fasern, auch Typ-1-Muskelfasern): Sie kontrahieren langsam, sind dafür aber sehr ausdauernd. Sie kommen bei Ausdauersportarten wie Joggen, Fahrradfahren oder Fußballspielen vorrangig zum Einsatz. Sie benötigen viel Sauerstoff und verbessern die Durchblutung der Muskulatur. Aber auch beim Krafttraining werden sie beansprucht. Ab circa 15 Wiederholungen übernehmen diese Fasern das Kommando. 
Optimale Trainingsergebnisse – egal ob Ziele in puncto Muskelaufbau oder Ausdauer – erreichen Sie nur, wenn Sie in Ihrem Trainingsplan Schwerpunkte für beide Muskelfasertypen setzen. Durch die verbesserte Durchblutung, die durch den Einsatz der Typ-1-Fasern zustandekommt, läuft beispielsweise auch ein Krafttraining effektiver ab. Der Muskel kann schneller mit Nährstoffen versorgt werden, was ihn leistungsfähiger macht, schneller wachsen, aber auch besser und schneller regenerieren lässt.
 
Das ist auch der Grund, warum einer Muskelaufbauphase im Training immer eine Phase der Muskelkraftausdauer voran gehen sollte. Besonders für Trainingseinsteiger oder nach einer längeren Pause ist das sinnvoll.

Quellen & Buch-Empfehlungen:

  • Horn Florian, Biochemie des Menschen, Das Lehrbuch für das Medizinstudium, Thieme Verlag

  • Postruznik Magdalena, Dr. Imhof Axel, Crashkurs MedAT Biologie, Tokastudent Verlag

  • Plattner Helmut, Hentschel Joachim, Zellbiologie, Thieme Verlag

  • Silbernagl Stefan, Taschenatlas Physiologie, Thieme Verlag


Artikeleckdaten:

  • Artikelerstellung: 18.11.2020
  • Update: 3.8.2021

 

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