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Bewegungsapparat - Strukturen: • Aktiver Bewegungsapparat (außen): - Muskelgewebe - Skelettmuskulatur - Sehnen • Passiver Bewegungsapparat (innen): - Binde-& Stützgewebe - Skelett / Knochen - Knorpel - Bindegewebe, Fettgewebe, Knorpel & Knochen → entstehen aus dem Mesenchym (= embryonales Bindegewebe) - Bindegewebe (+ Fettgewebe) • Funktionen: - Stoffwechsel (Nährstoffversorgung + Schadstoffenentsorgung) - umhüllt + verbindet (Organe, Gefäße, Nerven) - Stützgewebe (= Knorpelgewebe + Knochengewebe) • Funktionen: - Stützfunktion - Blutbildung (im roten Knochenmark)

Knochen & Skele! - > 200 Knochen im menschlichen Körper - ~ 10 % vom gesamten Körpergewicht - Funktion: • Stützfunktion • Blutbildung (rotes Knochenmark) KNOCHENGWEWBE - Funktion: • Form & Statik im Körper • ermöglicht (Fort-)Bewegung des Körpers • Schutz innerer Organe • Blutbildung - Knochenzellen sind von einer Knochenmatrix umgeben: • druck- & zugfest, gefäßreich • Versorgung durch Gefäße und Nerven (gut durchblutet) • gut regenerationsfähig - Knochenhäute • aus Bindegewebe

KNOCHENZELLEN - Osteoprogenitorzellen: - Osteoblasten: • teilungsfähige Vorläuferzellen der Osteozyten - Osteozyten: • liegen in kleinen Kammern umgeben von Knochenmatrix • in kleinen Kanälen (Canaliculi) verlaufen Zytoplasmafortsätze • Erhaltung der Knochenmatrix • keine Zellteilung - Osteoklast: • Abbau von mineralischer Knochenmatrix

KNOCHENGWEBE (2 Bautypen) - Kompakter Knochen (Kompakta) • bildet die Wände der meisten Knochen • aus konzentrischen Systemen (Osteonen = enge Zusammenschlüsse von Knochenfasern) • im Inneren von Ostern liegen Blutkapillare • Zugfest + Stabil • gute Versorgung durch viele Blutkapillare • Eigenschaften: - Hohe Dichte der Knochensubstanz - Versorgung des Knochens - Grundstabilität des Skeletts - Spongiöser Knochen (Spongiosa) • besteht aus Knochenbälkchen (Trabekel) • funktionell ausgerichtetes dreidimensionales System • Räume zw. den Trabekeln sind mit rotem Knochenmark gefüllt • Eigenschaften: - rascher Knochenumbau in Anpassung an die aktuelle Belastung - Knochenmark liegt geschützt in der Knochenmarkshöhle

ENTSTEHUNG EINES KNOCHENS (OSTEOGENESE) - desmale Osteogenese • direkt aus dem Mesenchym • z.B. Knochen des Schädeldachs und Gesichtsschädels, Schlüsselbein - chondrale Osteogenese • indirekt aus dem Mesenchym • daraus wird das Knochengewebe gebildet (Ossifikation)

• sekundärer Ossifikationskern bildet sich am Knochenende Alters)

KNOCHENUMBAU (Remodelling) - Zusammenspiel zw. Osteoklasten + Osteoblasten - Erhaltung des stabilen und funktionsfähigen Skelettsystems - Reparieren von Mikrorissen und Frakturen - Anpassung der Mikroarchitektur an Beanspruchung - Abbau von Knochengewebe von großer Bedeutung bei Calciumhomöostase ↳ Osteoklastenaktivität wird verstärkt (sind eh beim Abbau aktiv) → bei Calciummangel kann so schnell Calcium zur Verfügung gestellt werden, ohne dass langfristig Knochensubstanz verloren geht. - Osteoklasten „graben" sich mit Hilfe verschiedener Enzyme in die Knochenmatrix und bilden Gruben oder Bohrkanäle. Nachfolgend sezernieren Osteoblasten neues kollagenes Knochengerüst ab, woraus sich neue Knochenmatrix bildet. Einige Osteoblasten werden in der mineralisierenden Matrix eingeschlossen und differenzieren zu Osteozyten.

Bindegewebe

• besteht aus: - Zellen: • ortsständige Zellen: Fibroblasten → Aufgabe: Stoffwechsel, Produktion von EZM • freie Zellen: v. a. weiße Blutzellen (Leukozyten) → Aufgabe: Immunabwehr - EZM (extrazelluläre Matrix) ↳ Kollagenfasern, retikuläre Fasern, elastische Fasern • Funktionen: Bindefunktion: - Grundgerüst vieler Organe - umhüllt + schützt Organe, Gefäße und Nerven - Zusammenhalt & Verbindung von Organen / Strukturen - Füllgewebe - Gleit- & Verschiebeschicht - Stabilität & Stütze (z.B. Bänder) - Kraftübertragung (z.B. Sehnen)

Stoffwechselfunktion: - Versorgung + Verteilung von Nährstoffen - Entsorgung von Stoffwechselprodukte - Speicher (z.B. für Wasser, Lipide) - Wundheilung (z.B. Narbengewebe) - Abwehrfunktion - Aufenthaltsraum für freie Zellen (z.B. Immunzellen) - Immunabwehr

• lockeres Bindegewebe: - Füllmaterial in diversen Zwischenräumen im Körper, Wasserspeicher, Verschiebeschicht, Gerüst vieler Organe → viel Grundsubstanz der EZM & freie Zellen, weniger viele Fasern - Fibroblasten sind die Zellen, welche die Matrixproteine sezernieren (absondern) • straffes Bindegewebe: - z.B. Sehnen + Bänder, Organhüllen Zugfestigkeit !

EZM (extrazelluläre Matrix) • besteht aus: - Kollagenfasern • bestehen aus Bündeln parallel angeordneter Kollagenfibrillen • Hauptbestandteil des Bindegewebes • zugfest (z.B. in Sehnen) - retikuläre Fasern: • aus Bündeln dünner, zu Netzen angeordneter Kollagenfibrillen • biegungselastisch (z.B. in Knorpel) - elastische Fasern • aus Elastin & Fibrillen (= spezielle Proteine) • elastisch (reversible Dehnung) • EZM ist die Gesamtheit aller im Interzellulärraum liegenden Komponenten: - Fasern → geformter Teil (lang gestreckte Strukturen) → v. a. Proteine wie Kollagen + Elastin → umgeben von Grundsubstanz → umgeformter Teil → v. a. Glykosaminoglykane + Proteoglykane

FETTGEWEBE • Funktion: - Synthese + Speicherung von Lipiden - Speicherung fettlöslicher Vitamine - Synthese von Hormonen - mechanischer Schutz (druckelastisches Polster) - Wärmeisolation - Wärmeproduktion (Thermogenese) - Strukturerhalt + Formgebung weißes Fettgewebe - Langzeitenergiespeicher • im Unterschied zu den anderen Bindegewebstypen ist Fettgewebe vergleichsweise zellreich → wenig EZM • Fettzellen = Adipozyten • weißes Fettgewebe: - große Zellen mit einer großen Vakuole (Lipidtropfen) • braunes Fettgewebe: - kleine Zellen mit zahlreichen kleinen Vakuolen + zahlreichen Mitochondrien - Funktion: v. a. Thermogenesen - v. a. bei Kleinkindern vorhanden

Kn"pel • Funktion: - Grundlage für Form & Statik des Körpers - Beweglichkeit des Körpers - Chondroblasten: • teilungsfähige Vorläuferzellen der Chondrozyten • bilden die Knochenmatrix - Chondrozyten • liegen in kleinen Kammern umschlossen von Knorpelmatrix • bilden Knochenmatrix • keine Zellteilung - Chondroklasten • Abbau von Knorpelgewebe, v. a. im Rahmen der chondralen Ossifikation • Knorpel matrix = EZM des Knorpels - Grundsubstanz + Fasern - viel Wasser, Proteoglykane, Kollegen, Elastin • Knorpelhaut (Perichondrium) - straffe Schicht aus spezialisiertem Bindegewebe - umgibt die meisten Knorpel - versorgt den Knorpel (Nährstoffe + Sauerstoff)

Gelenke • Verbindung zw. knorpeligen und/oder knöchernen Skelettelementen • Richtung und Ausmaß der Gelenkbewegung sind begrenzt durch: - Form der Gelenkkörper - Muskeln und Bänder

GELENKARTEN Planes Gelenk

Scharniergelenk

Zapfengelenk

Ellipsoidgelenk

Sattelgelenk

Kugelgelenk

• „echte" Gelenke (Merkmale) - Gelenkkapsel - Gelenkknorpel (hyaliner Knorpel) - Gelenkhöhle (mit Gelenkflüssigkeit gefüllt) - Gelenkinnenhaut (Synovialis) - Hilfsstrukturen - Nerven & Blutgefäße zur Versorgung des Gelenks - Gelenkspalt liegt zwischen den Skelettanteilen = eher Verbindungen zw. Knochen - Füllgewebe zwischen Skelettanteilen - Arten:

• Eigenschaften: zur aktiven Verkürzung fähig

Muskulatur

• Klassifikation: Skelettmuskulatur, Herzmuskulatur, glatte Muskulatur • glatte Muskulatur („Eingeweidemuskulatur") - weniger gleichmäßige Anordnung der kontraktilen Elemente (keine Bänderung unter dem Lichtmikroskop) - hauptsächlich in den Wandungen vieler Hohlorgane (z.B. Blutgefäße, Verdauungskanal, Atemwege, uvm.) - Steuerung: • über das zentrale + vegetative Nervensystem • über das endokrine System - verkürzt sich langsamer, ausgiebiger + lange anhaltend ohne großen Energieaufwand • quergestreift Muskulatur (Skelettmuskulatur, Herzmuskulatur) - gleichmäßige Anordnung der kontraktilen Elemente (Bänderung unter dem Lichtmikroskop) - Herzmuskelgewebe (nur im Herzmuskel) • für Pumpaktion des Herzens • Steuerung: - über herzeigenes Erregungsbildungszentrum (= Sinusknoten) - bzw. über das endokrine System • rasch, leistungsfähig & ausdauernd - Skelettmuskulatur (= Muskulatur des Bewegungsapparates) • Positionierung und Bewegung des Skeletts • Ca. 600 Skelettmuskel • Vorkommen: - Gesicht (mimische Muskulatur), Zunge, Rachen, Kehlkopf, Speiseröhren, Auge, Mittelohr, etc. • Steuerung: - lediglich über Motoneuronen - kein direkter Einfluss von Hormonen • rasch + leistungsfähig • über Sehnen an Knochen befestigt (am nächsten Knochen, hinter Gelenk) - Beugen: Knochen werden über Beuger-Muskel dichter zusammengeführt - Strecker: Knochen entfernen sich über Strecker-Muskel • Paarung aus Beuger + Strecker = antagonistische Muskelgruppen - Kontraktion eines Muskels kann Knochen nur zu sich heranziehen • Aufbau Muskelgewebe: - enge funktionelle Verknüpfung von Muskelfasern & Bindegewebe - lockere Bindegewebeshüllen: • Epimysium: umhüllt den gesamten Skelettmuskel • Perimysium: umhüllt einzelne Skelettmuskelfaserbündel • Endomysium: umhüllt einzelne Skelettmuskelfasern - derbe Bindegewebeshülle um das Epimysium: Muskelfaszie - besteht aus Muskelfasern: lange, vielkernige Zellen

- kontraktile Elemente: • kontraktile Proteine: Actin (dünne Filamente) + Myosin (dicke Filamente) • Regulatorproteine: Tropomyosin + Troponin parallel)

• Aufbau: - Z-Streifen: Proteine, an denen die dünnen Filamente ansetzen - I-Bande: Abschnitte, die nur von dünnen Filamenten eingenommen werden - A-Bande: umfasst die gesamte Länge eines dicken Filament - H-Zone: Zentrale Region der A-Bande, ausschließlich von dicken Filamenten eingenommen - M-Linie: Proteine, an denen die dicken Filamente ansetzen - Rohrensysteme: T- & L-System • T-System (transversale Tubuli) - eingestülpte Zellmembran - leitet Aktionspotenziale ins Innere der Muskelfaser • L-System (longitudinale Tubuli) - Röhren system des ER (= Sarcoplasmatisches Retikulum) - speichert Ca2+

Sehnen & Bänd# • Sehnen: verbinden Knochen mit Muskeln - Funktion: • Übertragung der Muskelkraft auf das Skelett • Zugübertragung zwischen Muskel und Knochen • Bänder: verbinden Knochen mit Knochen - Funktion: Stabilität (durch Verbindung beweglicher Teile) • Muskelfaszie - Schutzschicht (oberhalb des Epimysiums) - für ein besseres aneinandergleiten einzelner Muskeln • Schleimbeutel: (Flüssigkeitsgefüllte Bindegewebeskapsel) - Schutz eines direkt über den Knochen laufenden Muskel • Sehnenscheide - schützende Führungskanäle für Sehnen - zur verbesserten Gleitfähigkeit • Sesambeine = in Sehnen eingelagerte Knochen (Bsp.: Kniescheibe (Patella)) - Abstandhalter der Senne gegenüber umliegenden Knochen - Verlängerung des wirksamen Hebelarms - verhindern Druckschädigungen der Senne in ihrem Verlauf über das Gelenk

Ablauf d# Muskelkontraktion • Muskeln wandeln chemische Energie in Bewegungsenergie um ATP-Hydrolase ↳ Energiequelle = ATP - Energiegewinnung aus der Nahrung: • aus Kohlenhydraten: Glycolyse • aus Fetten: Fettsäure-Oxidation • aus Proteinen: Aminosäure-Oxidation - andere Energieträger: Creatinphosphat, Glycogen, Fett, Aminosäuren (Proteine) ↳ neben der Muskulatur auch Depots z.B. im Fettgewebe + in der Leber → Langzeitspeicher • Creatinphosphat: - wichtigste Energiereserve des Muskels - Creatinphosphat + ADP → ATP + Creatin → Mittelfristige Energieversorgung - spontan entsteht aus Creatin irreversibel zusätzlich Creatinin → Ausscheidung über den Urin

FILAMENTGLEITTHEORIE • von A. Huxley + R. Wiedergabe bzw. H. Huxley + J. Hanson (1954) • Veränderung bei einer Kontraktion: - Z-Streifen nähern sich H-Zone + l-Bande verkürzen sich. - Länge der A-Bande bleibt konstant • Schlussfolgerung: - Kontraktion ist nicht Resultat einer Verkürzung der kontraktilen Proteine (Myosin + Aktin) - Actin- & Myosinfilamente gleiten ineinander • Ablauf: (vereinfacht) 1. Actinfilament + Myosinkopf binden (bilden eine „Querbrücke") 2. Konformationsänderung des Myosinmoleküls („kippen" des Myosinkopfes)

• regulatorische Funktion von Tropomyosin & Troponin: 1. Ca2+-Spiegel im Cytosol steigt 2. Ca2+ bindet an Troponin 3. Troponin-Ca2+-Komplex zieht Tropomyosin von der Myosinbindungsstelle des Actin 4. Myosin bindet an Actin 5. Actinfilament wird verschoben • Myoglobin - das Sauerstoff bindende Protein des Muskels - enthält eine Häm-Gruppe → zur Bindung von O2 - verleiht den Muskeln die rote Farbe - Sauerstoffspeicher des Muskelgewebe um Mitochondrien der Muskelzellen mit ausreichend O2 zu versorgen → ATP-Herstellung → Fördert Kontraktionsgeschwindigkeit & Ermüdungsresistenz...