Neuromuskuläre Übertragung und Lungenphysiologie

Biologie20 Okt. 20253,77 KB

Phasen der neuromuskulären Übertragung

Das Aktionspotential (AP) erreicht die präsynaptische Membran des Axons (Knoten Ranvier). Spannungsgesteuerte Ca²⁺-Kanäle öffnen sich.
Ca²⁺ tritt in das Neuron ein. Dies führt zur Exozytose von Acetylcholin (ACh) aus Vesikeln im Zytosol des Axons.
Acetylcholin diffundiert in den synaptischen Spalt.
Chemisch gesteuerte Kanäle öffnen sich, wenn ACh bindet, wodurch Na⁺ in die Zelle strömt.
Das Aktionspotential wird in der Membran der Muskelzelle ausgelöst und breitet sich über das gesamte Plasmalemma aus.
In der Triade stimulieren die Dihydropyridin-Rezeptoren (DHPR) – angeregt durch das Aktionspotential – die Ryanodin-Rezeptoren (Ca²⁺-Kanäle) der terminalen Zisternen. Dies führt zur Freisetzung von Ca²⁺ in das Sarkoplasma.
Sobald Ca²⁺ im Sarkoplasma ist, bindet es an Troponin C, wodurch die Bindungsstellen auf dem Aktin freigelegt werden.

Bindung (Rigor-Zustand): Der Myosinkopf ist fest mit dem Aktin verbunden (kein ATP vorhanden).
Lösung: ATP bindet an den Myosinkopf, wodurch dieser sich vom Aktin löst.
Spaltung (Cocking): ATP wird zu ADP und P_i hydrolysiert. Die freigesetzte Energie verändert die Struktur des Myosinkopfes (Vorspannung). ADP und P_i bleiben am Myosinkopf gebunden.
Neubindung: Der Myosinkopf bindet an eine neue Stelle des Aktinfilaments. Die Freisetzung von P_i initiiert den Kraftschlag.
Kraftschlag (Kontraktion): Durch die Freisetzung von ADP kehrt der Myosinkopf in seine ursprüngliche Position zurück und zieht dabei das Aktinfilament (Kontraktion).

Die Entspannung der Muskelkontraktion erfolgt durch zwei Hauptmechanismen:

Acetylcholinesterase (AChE): Abbau von Acetylcholin im synaptischen Spalt.
Wiederaufnahme von Ca²⁺: Ca²⁺-Pumpen des Sarkoplasmatischen Retikulums (SR) ziehen Ca²⁺ aus dem Sarkoplasma zurück. Dadurch bedecken die Troponin-Tropomyosin-Komplexe wieder die Bindungsstellen auf dem Aktin.

Tidalvolumen (VT): Volumen der Luft, das pro Atemzyklus ein- oder ausgeatmet wird.
Anatomischer Totraum (VD): Der Teil des Tidalvolumens, der die Alveolen nicht erreicht und nicht am Gasaustausch teilnimmt (ca. 150 ml).
Alveoläres Volumen (VA): Der Teil des Tidalvolumens, der die Alveolen erreicht (ca. 350 ml).
Inspiratorisches Reservevolumen (IRV): Das zusätzliche Volumen, das nach einer normalen Inspiration maximal eingeatmet werden kann (ca. 3 L).
Exspiratorisches Reservevolumen (ERV): Das Volumen, das nach einer normalen Exspiration forciert ausgeatmet werden kann (ca. 1,1 L).
Residualvolumen (RV): Das Volumen, das nach maximaler Exspiration noch in der Lunge verbleibt (ca. 1,2 L).