Bewegungsapparat

Allgemeine Knochenlehre:
 Wesentliche Aufgaben der Knochen:

Knochenbildung:
Indirekte Verknöcherung (chondrale Ossifikation) z.B. langer Röhrenknochen:
Aus embryonalen Bindegewebe entsteht hyaliner Knorpel. Der Knorpel wird dann durch Knochengewebe ersetzt. Die enchondrale Ossifikation bedeutet, daß das Knochengewebe im Knorpelinneren - dem Kern - gebildet wird, und die perichondrale Ossifikation bedeutet, daß der Knochen in der Außenhaut des Knorpels durch Anlagerung von Osteoblasten entsteht. Nach vermehrter Gefäßeinsprossung verschmilzt der Knochenkern mit der knöchernen Außenhülle zum fertigen Röhrenknochen. Die Knorpelzellen verbleiben nur noch in der Wachstumsfuge, und sorgen hier noch für das Längenwachstum, bis auch dieser Teil verknöchert ist.

Direkte Verknöcherung (desmale Ossifikation) z.B. die Schädelknochen:
Im embryonalen Bindegewebe häufen sich die Osteoblasten an, und beginnen sofort mit der Bildung von Knochengrundsubstanz (verkalkt vor bzw. nach der Geburt in Form der Knochenbälkchen) - also den Kollagenfasern und den Calciumsalzen. Es entstehen Deckknochen, auch Geflechtknochen genannt.

Bestandteil eines Röhrenknochens:
I ) Knochen von außen:
1. proximales Knochenende (Epiphyse)
2. Knochenschaft (Diaphyse)
3. distales Knochenende (Epiphyse)
4. Metaphyse
II ) Knochen von innen:
1. Knochenhaut (Periost)
2. Knorpelüberzug (hyaliner Knorpel), schützt den Knochen vor Druck und Reibung
3. Knochenbälkchenstruktur (Spongiosa), mit rotem blutbildendem Knochenmark
4. Markhöhle mit gelbem verfetteten Knochenmark
5. Innere Knochenhaut (Endost)
6. kompakte Knochenmasse (Compacta)
7. verknöcherte Wachstumslinie (Epiphysenfuge)

Knochentypen:

Ernährung des Knochens:
1. Aus der Periost sprossen winzige Blutgefäße in den Knochen ein und versorgen ihn von außen.
2. Größere Arterien durchbohren die Kortikalis und ziehen zum Markraum. Dort verzweigen sie sich zu einem Gefäßnetz und versorgen den Knochen von innen.

Bildung von Knochengewebe:
Knochengewebe gehört zum Binde- und Stützgewebe; deswegen sind typischerweise Zellen vorhanden. Osteoblasten sind für den Aufbau der Knochengrundsubstanz zuständig. Sie scheiden Kalziumphosphate und Kaliziumkarbonate aus. Diese Salze kristallisieren entlang der Kollagenfasern und mauern die Osteoblasten ein. Es entstehen Osteozyten (es findet keine Zellteilung mehr statt).
Das Gewebe verhärtet sich. Es bildet sich Knochenstruktur.
Die Osteoklasten sind die Gegenspieler. Dieser Zelltyp kann Knochen wieder auflösen. Es entsteht ein dynamisches Gleichgewicht.

Längenwachstum:
=> der knöcherne Anteil auf der Diaphysenseite wächst. Gegen Ende der Pubertät werden die Knorpelzellen inaktiv. Sie hören auf, sich zu teilen. Die Wachstumsfuge wird ebenfalls knöchern durchbaut => Epiphysenlinie

Wachstum in die Breite:
Die Osteoblasten bauen von außen an, während die Osteoklasten von innen her abbauen. Allerdings bauen die Osteoblasten mehr auf, als die Osteoklasten abbauen können. Der Knochen wird dicker.

Mikroskopie und Physiologie:

Gelenke:
unechte Gelenke ( Synarthrosen ):

freie ( echte ) Gelenke ( Diarthrose ):
verbinden Skelettabschnitte beweglich miteinander. Die Aufgaben sind:

straffe Gelenke ( Amphiarthrosen ):
geringe Beweglichkeit (z.B. Gelenke zwischen Darmbein und Kreuzbein)

Synarthrosen:
unbewegliche Knochengelenke, die mit Knorpel- oder straffem Bindegewebe ausgefüllt sind

Aufbau der Gelenke:
Die Gelenkflächen sind die Epiphysenaußenflächen. Sie sind vom hyalinen Knorpel überzogen.
Die Gelenkkapsel ist von zwei Schichten überzogen:

Gelenkformen:

Wirbelsäule:
Die Wirbelsäule besteht aus folgenden Abschnitten:

Zwischen je 2 Wirbeln liegen die Bandscheiben. Sie bestehen aus einem faserknorpeligen Außenring, dem Anulus fibrosus, und einem weichen Kern (Nucleus pulposus).
Die einzelnen Wirbelkörper sind ähnlich aufgebaut. Sie bestehen aus dem gewichttragenden Teil, dem Wirbelkörper und dem sich nach dorsal anschließenden Wirbelbogen mit dem Wirbelloch. Innerhalb des Wirbellochs verläuft das Rückenmark.
Jeder Wirbelbogen ist mit den zwei benachbarten Wirbelbögen durch Wirbelgelenke verbunden. Außerdem befinden sich zwischen den Wirbelbögen die Zwischenwirbellöcher, durch die die Spinalnerven ein- bzw. austreten.
Der erste Halswirbel (Atlas) besitzt keinen Wirbelkörper, sondern besteht nur aus einem knöchernen Ring. Durch zwei Gelenke ist er mit dem Hinterhauptbein verbunden. Dadurch werden die Nickbewegungen des Kopfes ermöglicht.
Der zweite Halswirbel (Axis) besitzt einen Knochenzahn, der in den knöchernen Ring des Atlas hineinragt. Dadurch werden Drehbewegungen des Kopfes ermöglicht.
Typische Krümmungen der Wirbelsäule:


MUSKULATUR:
Aufgaben:

Quergestreifte Muskulatur:

glatte Muskulatur:

Aufbau der quergestreiften Muskulatur:
Jede Muskelfaser (= Muskelzelle) ist von einem Bindegewebsmantel umhüllt, dem Endomysium. Mehrere Muskelfasern sind durch das Perimysium zu Muskelfaserbündeln zusammengefaßt. Jeder Muskel besteht aus vielen Muskelfaserbündeln und besitzt eine äußere Bindegewebshülle, das Epimysium.
Jede Muskelfaser enthält fadenförmige Strukturen, die Myofibrillen. Diese wiederum bestehen aus einer langen Kette von dünnen und dicken Myofilamenten. Diese Streifen bilden viele aneinandergereite Untereinheiten, die Sarkomere. Ihre Begrenzungen sind querverlaufende Linien, die Z - Streifen. Das Zytoplasma jeder Muskelfaser (Sarkoplasma) ist vom Sarkolemm , der Muskelfasermembran umgeben. Hier finden sich auch viele Mitochondrien.
 Jedes Sarkomer besteht aus zwei verschiedenen Myofilamenten, dem Aktin- und dem Myosinfilament. Das dicke Myosinfilament ist aus golfschlägerähnlichen Untereinheiten geformt. Die Kopfteile besitzen eine Bindungsstelle für den Energiespender ATP. Zwischen diese Myosinfilamente ragen von außen die dünnen Aktinfilamente hinein.

Die Nervenzelle, welche den Reiz für die Kontraktion des Muskels gibt, heißt Motoneuron. Diese nähert sich dem Sarkolemm in Form seines Ausläufers (Axon), ohne es zu berühren. Die Erregungsübertragung von Motoneuron zu Muskelfaser findet an einer Synapse statt, der motorischen Endplatte. Dort finden sich Sekretbläschen, welchen den Überträgerstoff Acetylcholin enthalten. Durch verschiedene Vorgänge wird die Erregung auf die Myofibrillen weitergeleitet. Dadurch gleiten die Aktinfilamente tiefer in die Myosinfilamente hinein. Das Kopfteil des Myosinfilamentes verbindet sich durch Kalzium mit dem Aktinfilament und bewegt sich dort unter ATP Verbrauch wie ein Ruder auf der Aktinoberfläche. Dadurch nähern sich die Z - Streifen einander, und das Sarkomer verkürzt sich.

Eine motorische Einheit besteht aus einem Motoneuron und der von ihm innervierten Gruppe von Muskelfasern. Nach der „Alles oder Nichts Regel” kontrahiert sich jede Muskelfaser einer motorischen Einheit maximal. Allerdings kontrahieren sich nicht alle motorischen Einheiten eines Muskels gleichzeitig. Durch die Abwechselnde Kontraktion der motorischen Einheiten ermüdet der Muskel nicht so schnell. Bevor eine motorische Einheit sich ein zweites Mal kontrahieren kann, muß sie sich die Refraktärzeit von 1 ms erholen.

Energielieferanten:
Das ATP reicht für etwa 5 - 6 sek. Daueraktivität des Muskels. Danach wird das energiereiche Kreatinphosphat gespalten, um die ATP Speicher rasch wieder zu regenerieren. Damit hat der Muskel bei maximaler Belastung Energie für 15 sek. Danach muß Glukose als Energieträger verstoffwechselt werden. Es wird als Glykogen im Skelettmuskel gelagert. Bei Bedarf wird es gespalten, und liegt als Glukose vor. Diese muß weiter zerlegt werden. Bei O2 Mangel im Muskel über die Reaktionskette der Glykolyse zum Pyravat und weiter zum Laktat (hierbei entstehen 2 ml ATP pro ml Glukose)!
Ist genug O2 vorhanden, wird Pyravat im Zitratzyklus vollständig zu CO2 und H2O zerlegt => 20 mal mehr ATP !

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