Bewegung

Bewegung bei Tieren

Wozu Bewegung?

Nahrungserwerb: aktiv

Passiv – Bewegung des umgebenden Mediums z.B.: „Strudler“ – Rädertierchen, etc

Partnerfindung bzw. Fortpflanzung (Gameten)

Flucht vor Gefahren

Probleme:

Überwindung der Schwerkraft, Reibung, Widerstand des umgebenden Mediums (Luft, Wasser, Erde)

Fortbewegung ist nur unter „Energieverbrauch“ möglich!!!

Abhängig von Körperbau und Fortbewegungsart

à Anpassung des Körpers (Skelett, Gewicht, Form) soll geringsten Energieaufwand ermöglichen

à im Wasser am günstigsten

Bewegungstypen

Alle Formen der aktiven Bewegung sind an die Wirkung von konkraktilen Filamenten / Fibrillen in Zellen gebunden!!

Aufbau:

· Aus fadenförmigen Proteinen – Mikrofilamente

· Aus kugeligen, spiralig angeordneten – Mikrotubuli

Beide können sich zusammenziehen und wieder dehnen à „Bewegung“

I. Amöboide Bewegung

Bewegung durch Veränderung der Zellform

z.B.: bei Amöben (tier. Einzeller, „Wechseltierchen“)

· Inneres Zellplasma – beweglich, körnig

· Äußeres Zellplasma – zähflüssig

Innenplasama fließt in den Randbereich à „Scheinfüßchen“ in Fortbewegungsrichtung,
im rückwärtigen Zellbereich zieht sich Plasma zusammen

Vorkommen bei:

· „Wurzelfüßer“:

Auf Untergrund – Amöben

Im Wasser schwebend – Sonnentierchen, Kammerlinge, Strahlentierchen (Gehäuse aus Kieselsäure –„Kieselerde“)

· Leukocyten

· Urkeimzellen (in Embryonalentwicklung)

II. Flimmerbewegung

Cytoplasmafortsätze sind außen
Aufbau: neun Doppeltubuli ringförmig

Zwei Einzeltubuli zentral

Außenmembran, etc.

· „Cilien“ – Wimpern: kurz
Schlagbewegung in einer Richtung

bei Ciliata – Wimpertierchen
àPantoffeltierchen, Trompetentierchen,…
Plattwürmer
Flimmerepithel – Luftröhre, Eileiter

· „Flagellen“ – Geißeln: lang
Dreh-, Peitschenbewegung
bei: „Flagellata“ – Geißeltierchen
„Augentierchen“ Euglena
Trypanosoma – Schlafkrankheit
Bakterien (Aufbau anders)
Spermien

III. Muskelbewegung

Grundstruktur:
“Muskelzellen“ à meist einkernig

Wenn mehrkernig à „Muskelfaser“ = Synctium (aus mehreren verschmolzenen Zellen)

Zelle	Muskelzelle
Zytoplasma	Sarkoplasma
Glattes Endoplasmatisches Reticulum	Sarkoplasmatisches Reticulum
Mitochondrium	Sarkosom
Zellmembran	Sarkolemma

Muskeltypen

· Glatte Muskulatur

· Quergestreifte Muskulatur

§ Skelettmuskulatur

§ Herzmuskulatur

Aufbau	Skelettmuskulatur	Herzmuskulatur	Glatte Muskulatur
Vorkommen	Skelett	Herz	Eingeweide (Speiseröhre, Magen, Darm,) Haut, Blutgefäßwände
Andere Namen	Quergestreifte M. Somatische Musk.		Eingeweidemusk. Viszerale Muskulatur unwillkürliche Muskulatur
Aufbau	Muskelfasern zylindr. bis 15cm	Einzelzellen bilden Netzwerk	Einzelzellen, kurz <>
Sarkosome	Wenige bis viele (je nach Energiebedarf	Viele	Wenige
Sarkoplasm. Reticulum	Stark entwickelt	Mäßig entwickelt	Wenig entwickelt
Sarkome	Ja, bis 3,6 μm	Ja, bis 2,6 μm	Keine
Steuerung	Willkürlich – ZNS	Unwillkürlich	Unwillkürlich
Erregung	Über motor. Endplatten	Durch autononmes Zentrum (= Sinusknoten) + vegetat. NS	Über vegetat. NS
Reizantwort	„Alles – oder – Nichts“	„Alles – oder – Nichts“	Abgestuft
Tetanisierbar	Ja	Nein	Ja
Energieverbrauch	Hoch, viel ATP	Mittel	niedrig

Aufbau des Skeletmuskels

Muskel mit äußerer Bindegewebshülle

à aus vielen Muskelfaserbündeln + Hülle

à aus bis zu zwölf Muskelfasern + Hülle

(Kerne liegen peripher!)

Hüllen verlängern sich zu Sehnen!

à aus mehreren Myofibrillen: fadenförmig

à schichtweise angeordnete Myofilamente

ACTIN + Myosin

Actin: aus globulären (kugelf.) Proteinen à Kette zwei Ketten sind umeinander gewunden ergeben ein Actinfilament

Myosin: langgestrecktes Molekül mit „Köpfchen“ zwei Moleküle sind umeinander gewunden ca. 100 Paare ergeben ein Myosinfilament

Sarkomer siehe S. 65 B

A- Bande: Länge der Myosinfilamente
H- Bande: Abstand zwischen Actinfilamenten
I- Bande: Abstand zwischen Mysoinfilamenten zwischen Sarkomeren

Fasertypen des Skelettmuskels

Alle Muskelfasern, die von einem Motoneuron gesteuert („innerviert“)

à „motorische Einheit“ (wenige -> 1.000 Fasern)

drei Fasertypen:

S-Typ „slow“, langsam zuckend, ermüden nicht so rasch – Dauerleistung, enthalten viele Mitochondrien + Fetttröpfchen + Myoglobin (ähnlich dem Hämoglobin zur o2 – Versorgung)

à „rote Fasern“

F-Typ: „fast“, schnell zuckend, ermüdet rascher, enthält viel Glycogen aber wenig Myoglobin à „weiße Fasern“

Immer Mischung aus den drei Fasertypen

Anteil je nach Anforderung an Muskel

„Roter M.“ à M, soleus „Halten beim Stehen – Unterschenkel“

„Weißer M.“ à M. gastrocemius „Fußstrecker – Untersch.“

Verteilung wahrscheinlich genetisch festgelegt

à „Talent“ für best. Sportarten

Möglicherweise Umwandlung von Fasertypen ?!

à „Training“

Erkrankung + Verletzungen

Botulismus: lebensbedrohliche Vergiftung,
meist durch verdorbene Lebensmittel hervorgerufen
Bakterium Closteridium botulinum – Botulinumtoxin

Blockade der Signalübertragung zwischen Nerven + Muskeln

Lähmung vom Kopf absteigend auf die Muskulatur der inneren Organe, Erbrechen, Durchfall, später Verstopfung und Bauchkrämpfen, Tod durch Lähmung der Herz- und Atemmuskulatur bzw. durch Ersticken oder Herzstillstand.

Behandlung: Entfernung des Giftes aus Verdauungstrakt, Gegengifte

Muskelkater

Schmerz nach sportlicher Anstrengung

Besonders bei hohen Belastungen oder bei untrainierten Muskelpartien durch Überlastung – kleine Risse im Muskelgewebe à Entzündungen

Durch Eindringen von Wasser – Anschwellen des Muskels erst nach etwa 12 bis 24 Stunden

Abfallprodukte werden aus Muskel befördert und kommen mit Nervenzellen in Kontakt

Behandlung: Wärmebehandlungen – Steigerung der Durchblutung!

Krampf = „Spasmus“

· Ungewollte Muskelanspannung, meist mit Schmerz
Magnesium-Mangel (!) – ATP kann Myosin nicht lösen
NaCl – Mangel (Elektroylt-Ausgleich nach Schwitzen)

· „zerebrale Krämpfe“ durch Nerven ausgelöst ! – Epilepsie

· Wundstarrkrampf „Tetanus“: durch „Clostridium tetani“
Toxin schädigt Nerven à Krämpfe
IMPFUNG!!!

Muskelzerrung

Verletzung durch Überdehnung einzelner Fasern

Behandlung: Verletzung kühlen, später für Durchblutung sorgen (leichte Bewegung), Belastung vermeiden

Muskelfaseriss

Zerreißen von Muskelgewebe – Entzündungen
häufig Oberschenkel-, Wadenmuskulatur
Behandlung: ähnlich wie Zerrung, Ruhe für Muskel!

Muskelatrophie
neuromuskuläre Erkrankung, meist durch Gendefekt ausgelöst à fortschreitender Nerven- und folgend Muskelschwund

Muskeldystrophie
fortschreitender Muskelschwund durch fehlendes oder fehlerhaftes Protein
“Typ Duchenne“: (1:5000) relativ früher Tod
“Typ Becker – Kiener“ (1:60.000) langsamer Verlauf
beide: Erbkrankheit, bei Buben häufiger
Gendefekt liegt auf dem X Chromosom, buben (y:x) mädchen (x:x) also wahrscheinlicher bei Buben

IV. Bewegung und Stoffwechsel

Muskelarbeit verbraucht Energie in Form von ATP!

ATP – Vorrat: ca. 5 µmol/g Muskel

Reicht bei 100m Sprint für ca. 10 – 20m!!
Energie muss von Mitochondrien nachgeliefert werden!!

Aus Nährstoffen: Kohlenhydrate, Fette, Eiweiß

Energiegehalt à siehe Buch Seite 66!
Energieverbrauch von „Bewegungsart“ abhängig

ATP – Regenerierung:

1. Spaltung von Kreatinphosphat (KP)
Kreatin = Organ. Säure
gebildet in Leber + Pankreas + Nieren (ca. 2g tägl.)
Vorrat ca. 120 – 150g gesamt – ca. 60% als KP
nach wenigen Sekunden verbraucht!!

2. Anaerobe Glykolyse
=“Umwandlung von Zucker bei O2 – Mangel“
beginn nach ca. 20 – 30 Sek.
Glycogen bzw. Glucose wird zu Milchsäure
“Lactat“ abgebaut à 2 ATP/Glucose
Lactat reichert sich im Blut an (abhängig von Arbeit)
à pH – Abfall im Blut
à wird über Herz + Leber abgebaut
Lactat – Messung bei Leistungsdiagnose !!

3. Aerobe Oxidation von Zucker + Fetten
= Energiegewinnung mit ausreichend O2 löst anaerobe Glycolyse ganz/teilweise ab!!
aerobe Glykolyse
C6H12O6 + 6O2 à 6 CO2 + 6 H2O + 36 ATP + Wärme
Glucose aus Glycogenvorräten bzw. Blutzucker
O­2 aus Myoglobinvorräten bzw. Blut
Oxidation von Fett
Fettmoleküle werden aus Fettzellen mit dem Blut zu den Muskelzellen transportiert, abgebaut und in Citratzyklus eingeschleust!!
dauert einige Zeit!!
Fettabbau setzt erst nach ca. 20 Min. ein

Bei längerer Belastung steigt Fettabbau, Zuckervorräte werden geschont!!

Kopie!!!

4. Bei Glucose + Fettmangel werden
Proteinreserven (= Muskeleiweiß!!) zur Energiegewinnung herangezogen!!
Art und zeitliche Abfolge der Energiegewinnung sind von Muskelarbeit und Trainingszustand (O2 – Versorgung durch Herzkreislauf-) abhängig!

Skelett

1. Definition allgemein

=Stützstruktur des Organismus

Hydroskelett
Körperhöhle (Coelom) ist mit Flüssigkeit gefülltl und wird durch Gewebe komprimiert à gibt Stütze
Buch S. 63 bzw. S.120 „Systematik“
zB. Regenwurm, Nesseltiere, Platt-, Fadenwürmer

Exoskelett
äußere Schutzhülle

Gliederfüßer – Chitin (Insekten, Krebse, Spinnen,…)
wächst nicht mit à Häutungen (!)
bewegliche „Rüstung“
Ansatz für Muskeln innen

Korallen, Mollusken (Schnecken, Muscheln,…)
-Kalk

Strahlentierchen, Kieselalgen,… - Silikat

Endoskelett – innere Stützstruktur (aus Mesoderm!)
gibt Körper Halt und Festigkeit
Ansatz für Muskeln!
Schwämme – Silikat-/Kalknadeln + Spongingerüst
Stachelhäuter – beweglichen Platten aus Kalk
(Seesterne, Seeigel,…)
Wirbeltiere
- aus Knorpel à „Knorpelfische“
(Haie + Rochen)

- aus Kalk à „Knochenfische“, Amphibien, Reptilien, Vögel, Säuger
2. Menschliches Skelett

Aufgaben:

· Gestalt + Stabilität

· Schutz – Schädel, Brustkorb, Wirbel

· Mineralspeicher für Calzium + Phosphat

· Bildungsstätte vesch. Blutbestandteile

Skelett aus ca. 215 Knochen (~ 10% des KG)
Anzahl individuell unterschiedlich
Neugeborenen mit ca. 350 Knochen à verwachsen

2.1 Knochenaufbau
“Knochenmatrix“ = „Grundsubstanz“

ca. 70% anorganischen Calzium – Phosphat – Verbindungen (zb.: „Apatit“)
ca. 10% Wasser
ca. 20% organ. Verbindungen (zB.: „Kollagen“)

Knochenzellen(Osteozyten)

Osteoblasten – „Knochenbauer“
Osteoklasten – „Knochenabbauer“

2.1.1 Knochenbildung „Ossifikation“
“direkt“: Osteoblasten bilden im embryonalem Bindegewebe die Knochenmatrix
zB.: Schädeldach, Teile Gesichtsschädel, Schlüsselbein,

„indirekt“: zuerst entsteht ein Grundgerüst aus Knorpel à Osteoblasten scheiden
Calziumphosphate + Calziumkarbonate aus à kristallisieren und bilden harte Matrix

Osteoblasten werden „eingemauert“, bleiben über Fortsätze mit Nachbarzellen in Verbindung

Knochen sind zeitlebens im Umbau:
Osteoklasten bauen ständig Material ab
Osteoblasten lagern wieder Material an
à „dynamisches Gleichgewicht“

Abhängig von Umständen: Wachstum,
Heilungsprozesse nach Knochenbrüchen, Schwangerschaft, Alter (Osteoporose)

Wachstum abhängig: Ca/P – Angebot in Nahrung, Hormone (Parathormon aus Nebenschilddrüse, Calzitonin aus Schilddrüse, Östrogen + Testosteron)
Vitamine – Vit. D, A, B12, C

2.1.2 Knochentypen

Einteilung nach Form bzw. Funktion

Röhrenknochen: innen hohl, zB. Oberschenkelknochen
kurze Knochen: quaderförmig, zB.: Handwurzelknochen
platte Knochen: flach, zB.: Schädeldach, Schulterblatt
Sesambeine: kleine in Muskelsehnen eingebttete Knochen zB.: im Handgelenk, Kniescheibe
luftgefüllte Knochen: Hohlräume mit Schleimhaut zB.: Stirnbein
irreguläre Knochen: unregelmäßig zB.: Wirbel, Knochen der Schädelbasis

2.1.3 Aufbau eines Röhrenknochens

Schaft = Diaphyse
Enden= Epiphysen
mit Epihphysenfuge à Längenwachstum
des Knochens, verwächst

Knochenhaut – außen, enthält Blutgefäße + Nerven, ziehen durch Löcher in den Knochen

Knochenmarkhöhle

Kompacta(Außenschicht) – dichtes Knochengewebe
Spongiosa(Innenschicht) – schwammartiges Gewebe aus vielen feinen Knochenplättchen („Trabekel“)

Ausrichtung in Richtung der größten Druck- und Zugbelastungen à enorme Stabilität, gleichzeitig „elastisch“ und material- und gewichtssparend

Hohlräume mit rotem Knochenmark (Blutbildung)

Markhöhle im Schaft mit „gelbem Knochenmark“ (Fettmark)

Ernährung durch Blutgefäße im Knochengewebe bzw. in Markhöhle

2.2 Skelett

2.3 Knochenverbindung
„unechte Gelenke:“ +/- unbeweglich
zb. Knorpelig – Verbindung Brustbein + Rippen, Bandscheiben, Schambeinfuge
Bindegewebe – Konchennaht (Schädeldach), Verwachsungen (Kreuzbein)

„echte Gelenke“ – deutliche Beweglichkeit

Gelenksformen:
Kugelgelenk: in alle Richtungen beweglich
Schulter-, Hüftgelenk
Eigelenk: Beuge/Streckbew. + seitl. Bewegung
Handgelenk. Atlas + Schädel

Sattelgelenk: seitl. Bew. + vor/zurück
Daumengrundgelenk

Scharniergelenk: vor/zurück
Finger-, Zehengelenke, Ellbogengelenk, Kniegelenk(zusammengesetztes Gelenk!)

Rad-/Zapfengelenk: Drehbewegung
zwischen Ell+ Speiche, 1./2. Halswirbel

Ebenes / Gleitgelenk: Gleitbewegung
Hand-, Fußwurzel, Zwischenwirbelgelenke

Aufbau eines Gelenkes:
Gelenksflächen mit Knorpel (Vermeidung von Reibung) überzogen

Gelenkskapsel aus elastischen Fasern
à stützt und schützt das Gelenk
à bildet Gelenksflüssigkeit („Schmiere“) in den Gelenksspalt

Schleimbeutel zur Druckentlastung bei Bewegung

Meniscus, -en: Knorpelring zur Druckentlastung im Kniegelenkt

Bänder stützen das Gelenk außen bzw. innen

2.4 Wirbelsäule

Als zentrale Stütze des Körpers
Form: von vorne gerade
seitlich „doppelt-S-förmig“ – Stabilität!

aus 33-34 Wirbeln (Ursprünglich)

7 Halswirbel

12Brustwirbel – Verbindung zu Rippen gelenkig

5 Lendenwirbel

Kreuzbein aus 5 verwachsenen Wirbeln – Hüfte

Steißbein aus 4-5 Wirbeln (verkümmert)

Datalle Kopie

Bandscheiben zwischen den Hals- bis Lendenwirbeln:

aus äußerem Faserring + innerem Gallertkern (enthält viel Wasser)

BS erhöhen Beweglichkeit der WS, dämpfen Stoßbelastungen

BS-Vorfall: Gallertkern gleitet aus dem Faserring und drückt auf Nerven à Schmerz!!

Probleme des Bewegungsapparates (Auswahl)

Repetitive Strain Injury (RSI) – „Mausarm“
Bewegung der Hand eingeschränkt, Schmerzen, Sehnenscheidenentzündung,…

Durch Fehlhaltung bzw. – belastung der Hand

Ergonomisch geformte PC-Maus, abwechselnde Bewegungen der Hand

„SMS-Daumen“
Sehnenscheidenentzündungen oder chronische Schmerzen im Daumen, der Hand sogar den Schultern durch die immer gleiche Bewegung der Sehnen

Hände, Arme und Schultern mit Lockerungs- und Dehnübungen entlasten !!

Peitschenschlagsyndrom

Weichteilverletzung an der Halswirbelsäule und/oder Verschiebungen und Verrenkungen der Halswirbel oder Bänderrisse und Wirbelbrüche

Häufig durch Auffahrunfall bzw. stake Kraft auf den Nacken

è Kopfstützen. Gurt im Auto!!

Ergonomie

Wissenschaft von der Gestaltung menschengerechter Arbeits- und Umgebungsverhältnisse

„menschengerechte Maschinen und Anlagen, sondern auch Klima, Farbgebung und Softwaregestaltung und vieles andere mehr“

3.Verlgeiche Anatomie der Wirbeltiere

„homologe“ Organe: von einer Grundform ausgehend, im Körperbauplan an gleicher Stelle