Aber wie funktioniert so ein Muskel eigentlich?« Nun, unsere Skelettmuskeln bewegen die Knochen unseres Körpers. Die Knochen nämlich geben uns unsere feste Körperstruktur. Ohne Knochen wären wir Menschen nur ein unförmiger Klumpen Fleisch. Also: Die Muskeln gehen an ihrem jeweiligen Ende in Sehnen über. Die Sehne am einen Ende ist im Knochen fest eingewachsen. Und die Sehne am anderen Ende führt über ein Gelenk zum benachbarten Knochen – wie bei einem Scharnier. Dort ist sie ebenfalls eingewachsen. Und wenn sich der Muskel nun zusammenzieht, zieht er damit an den beiden Sehnen, diese ziehen an beiden Knochen und letztlich bewegt sich das Gelenk. Ganz einfach.
»Ich habe mal gehört, dass sich ein Muskel nur zusammenziehen kann und nicht mehr selbstständig ausdehnen. Stimmt das?« Richtig, Günter. Das Dehnen überlassen sie nämlich ihren Nachbarmuskeln, deren Sehnen das Gelenk in die entgegengesetzte Richtung bewegen. Der eine zieht sich zusammen, und streckt dadurch den anderen. Und wenn der sich wiederum zusammenzieht, streckt er den ersten. »Agonist« und »Antagonist« nennt man die Muskeln eines solchen Paares. Und das Zusammenziehen eines Muskels nennt man »Kontraktion«.
16. Muskelaufbau
Muskelstruktur: Aktin + Myosin, Myofibrille, Muskelfaser, Muskel.
»Und wieso kann sich ein Muskel zusammenziehen?« Das liegt an zwei Eiweißstäbchen, die sich in der Muskelzelle bewegen – am Aktin und Myosin. Stell dir beide Stäbchen ungefähr wie die Finger zweier Hände vor, die jeweils in die Räume zwischen den Fingern der anderen Hand gleiten. Wenn der Muskel schlaff ist, überlappen sich die Finger nur ein Stück an den Fingerspitzen. Kontrahiert sich der Muskel aber, also zieht er sich zusammen, dann flutschen die Finger so weit ineinander, bis sie am Handballen anstoßen und stoppen müssen. Der Muskel hat sich zusammengezogen. Erschlaffen kann die Muskelzelle nun erst wieder, wenn der Nachbarmuskel, also der Antagonist, sie wieder auseinanderzieht.
Sehr viele solcher kleinen Aktin- und Myosin-Stäbchen wechseln sich nun ab: Aktin, Myosin, Aktin. Oder Finger rechte Hand, Finger linke Hand und so weiter. Zusammen ergeben sie eine Art langes Kabel, das sich viel weiter zusammenziehen kann als nur ein einziges Händepaar. Dieses Kabel nennt man Myofibrille. Und viele solcher Myofibrillen ergeben eine Muskelfaser. Mehrere solcher Muskelfasern wiederum schließlich den Muskel. Alles klar?
17. Langsame und schnelle Muskelfasern
Langsame Muskelfasern sind vor allem ausdauernd, schnelle hingegen sehr kräftig.
»Äh, noch nicht ganz!«, grunzt Günter. Okay: Stell dir einen Muskel am besten wie ein dickes Starkstromkabel vor. Unter der äußeren Plastikummantelung – dem Muskel – stecken lauter dünnere Kabel – die Muskelfasern –, in denen wiederum lauter kleine Drähte liegen – die Myofibrillen mit Aktin und Myosin. Jetzt kapiert? »Oh ja!«
Übrigens gibt es von diesen Muskelfasern zwei Arten: nämlich langsame und schnelle. Typ 1 sind die langsamen Muskelfasern – auch ST-Fasern oder »Slow Twitch« genannt. Sie sind relativ dünn, nicht besonders kräftig, aber dafür ziemlich ausdauernd. Das liegt an ihrer guten Durchblutung und der hohen Konzentration des Eiweißes Myoglobin, das den Muskel besonders gut mit Sauerstoff versorgt.
Das Myoglobin gibt den Typ-1-Muskelfasern auch ihre dunkelrote Farbe. Solche Typ-l-Muskeln sind vor allem für Ausdauersportarten geeignet. Die Typ-2-Muskelfasern hingegen kontrahieren sich sehr schnell, weshalb man sie auch FT-Fasern oder »Fast Twitch« nennt. Darüber hinaus sind sie sehr kräftig, aber auch rasch müde. Sie sind schlechter durchblutet, enthalten weniger Myoglobin und sehen etwas heller aus. Sie sind gut für schnelle Sportarten, bei denen man viel Kraft braucht.
Ob man vor allem schnelle oder langsame Muskelfasern hat, ist einerseits eine Frage des Trainings, anderseits aber auch der genetischen Veranlagung.
18. Energiegewinnung aus ATP
Glukose + Sauerstoff = Wasser + Kohlendioxid + ATP = Bewegung!
»Und woher nimmt der Muskel die Energie?«, will Günter wissen. Indem der Körper Glukose und Sauerstoff in Wasser und Kohlendioxid umbaut, damit ATP entsteht. »Versteh ich nicht!«
Also, der Reihe nach: Glukose ist die wissenschaftliche Bezeichnung für Traubenzucker, die Zuckerart, die wir meist aus unserer Nahrung gewinnen. Und Sauerstoff atmen wir ständig ein. In unseren Körperzellen verbindet sich dann beides, und es entstehen Wasser, das unseren Körper feucht hält, und Kohlendioxid, das wir wieder ausatmen. Besonders wichtig ist aber, dass sich dabei ein besonderes Energiemolekül bildet: das sogenannte Adenosintriphosphat oder auch kurz ATP. Genau diesem ATP haben wir es nämlich zu verdanken, dass Aktin und Myosin im Muskel aneinander vorbeigleiten können. Ohne ATP würden sie starr bleiben und wir könnten uns nicht bewegen. ATP stellt also die Energie zur Verfügung, die wir zum Leben brauchen. Deshalb müssen wir auch ständig für Sauerstoff- und Zucker-Nachschub sorgen – damit neben Wasser und Kohlendioxid eben immer auch genügend ATP entstehen kann.
»Dann atmen wir also, um aus dem Sauerstoff ATP zu gewinnen?«, fragt Günter erstaunt. Richtig, schlauer Schweinehund.
19. Sauerstoff und das Herz-Kreislauf-System
Dank Lunge und Herz-Kreislauf-System gelangt Sauerstoff in die Muskeln.
Durch die Lunge nehmen wir Sauerstoff auf, und dann pumpt das Herz sauerstoffreiches Blut durch Arterien in den Körper hinein. In den Zellen verbindet sich der Sauerstoff dann mit Zucker. Es entstehen Wasser, Kohlendioxid und ATP. Die Muskeln können sich jetzt bewegen. Und das Kohlendioxid transportieren unsere Venen dann zu Herz und Lunge zurück, damit es dort erneut durch Sauerstoff ersetzt werden kann. Das ist das Herz-Kreislauf-System.
»Und was passiert, wenn du dich anstrengst und deine Muskeln mehr arbeiten als im Ruhezustand?« Ganz klar: Dann brauchst du auch mehr Energie, also mehr ATP und Sauerstoff. Deswegen musst du ja auch so schnaufen, wenn es anstrengend wird. Auch dein Herz pumpt dann schneller. Durch den erhöhten Energiebedarf will die Lunge nämlich mehr Sauerstoff aufnehmen. Und dein Herz will ihn mit dem Blut besser in die Muskeln transportieren. So steigt der Puls, also die Anzahl deiner Herzschläge pro Minute, und damit steigt auch deine Leistungsfähigkeit – denn der Muskel bekommt nun mehr Sauerstoff und somit auch mehr ATP. »Aha!«, kombiniert Günter. »Und wenn man viel trainiert, wird das Herz mit der Zeit größer. So kann es nämlich noch viel mehr Blut und Sauerstoff in den Muskel pumpen.« Richtig. Es entsteht ein großes Sportlerherz. Das braucht nun im Ruhezustand nicht mehr so oft zu schlagen wie vorher. Der sogenannte Ruhepuls sinkt.
20. Zucker bringen Energie
Traubenzucker versorgt besonders schnell mit Energie. Aber es gibt auch andere Kohlenhydrate.
»Die Muskeln brauchen doch aber auch Zucker, damit sie funktionieren?«, fragt Günter. Richtig, und zwar die schon erwähnte Zuckerart Glukose, den Traubenzucker. »Essen Sportler deswegen immer Traubenzucker?« Jawohl: Wer beim Sport Traubenzucker
