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Biologie · Der menschliche Körper
Knochenformen, Schädel, Wirbelsäule und Rippen, echte und unechte Gelenke sowie die Muskelkontraktion im Sarkomer mit Agonist, Antagonist und Kontraktionsarten.
Knochen und Gelenke sind der passive, Muskeln der aktive Bewegungsapparat. Ein Muskel kann nur ziehen, zurück bringt ihn sein Gegenspieler.
Das Skelett hat rund 206 Knochen. Sie stützen und schützen, speichern 99 % des Körper-Calciums und bilden im roten Knochenmark das Blut. Knochen wird ständig umgebaut: Osteoblasten bauen auf, Osteoklasten bauen ab.
| Form | Beispiel |
|---|---|
| Röhrenknochen | Schienbein, Fingerknochen |
| kurze Knochen | Hand- und Fußwurzel |
| flache Knochen | Scheitelbein, Darmbein |
| unregelmäßige Knochen | Wirbel |
| lufthaltige Knochen | Stirnbein, Oberkiefer, Siebbein |
| Sesambeine |
Luft in den Schädelknochen spart Gewicht. Die Kniescheibe, ein Sesambein in der Quadrizepssehne, lenkt die Zugrichtung um und vergrößert den Hebelarm. Bänder verbinden Knochen mit Knochen, Sehnen Muskeln mit Knochen. Knorpelarten → Ausführlich in: Gewebe-Grundtypen
Der Schädel besteht aus 22 Knochen. Zum Hirnschädel gehören Stirn-, Scheitel-, Schläfen-, Hinterhaupts-, Keil- und Siebbein. Zum Gesichtsschädel gehören Nasen-, Tränen- und Jochbein, Ober- und Unterkiefer, Pflugscharbein, Gaumenbein und untere Nasenmuschel.
Die Wirbelsäule hat 32 bis 34 Wirbel, die meisten verbunden durch Bandscheiben. Lordose heißt: nach vorn gewölbt. Kyphose heißt: nach hinten gewölbt, vorn also konkav.
| Abschnitt | Wirbel | Krümmung |
|---|---|---|
| Halswirbelsäule | 7 | Lordose |
| Brustwirbelsäule | 12 | Kyphose |
| Lendenwirbelsäule | 5 | Lordose |
| Kreuzbein | 5, verschmolzen | Kyphose |
| Steißbein | 3 bis 5, verschmolzen | keine |
Von den 12 Rippenpaaren hängen die Paare 1 bis 7 direkt am Brustbein (echte Rippen). Die Paare 8 bis 10 erreichen es nur über den Rippenknorpel (falsche). Die Paare 11 und 12 enden frei.
Ein echtes Gelenk (Diarthrose) hat einen Gelenkspalt zwischen zwei knorpelüberzogenen Flächen und eine Kapsel. Die Synovia darin schmiert und ernährt den Knorpel durch Diffusion. Im Kniegelenk liegen als Puffer halbmondförmige Menisken. Der Freiheitsgrad zählt die Achsen, um die das Gelenk sich bewegt.
| Gelenk | Beispiel | Freiheitsgrade |
|---|---|---|
| Kugel | Schulter, Hüfte | 3 |
| Ei | proximales Handgelenk | 2 |
| Sattel | Daumensattelgelenk | 2 |
| Drehscharnier | Kniegelenk | 2 |
| Scharnier | Ellenbogen (Oberarm–Elle) | 1 |
| Zapfen, Rad | oberes Elle-Speiche-Gelenk, Atlas und Axis | 1 |
| plan | kleine Wirbelgelenke | kaum Bewegung |
Unechte Gelenke (Synarthrosen) haben keinen Spalt. Du unterscheidest sie nach dem Gewebe dazwischen: Band (*Syndesmose*, Elle und Speiche), Knorpel (*Synchondrose*, Bandscheibe) oder Knochen (*Synostose*, Kreuzbein).
Die Skelettmuskulatur ist quergestreift und willkürlich steuerbar. Ein Muskel besteht aus Bündeln, ein Bündel aus Fasern, eine Faser aus Myofibrillen. Endo-, Peri- und Epimysium umhüllen Faser, Bündel und Muskel, außen liegt die Faszie. → Ausführlich in: Gewebe-Grundtypen
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Deine AufgabeGehe von außen nach innen: Welche Hülle umgibt den Muskel, welche das Bündel und welche die einzelne Faser? Wo liegen die Sarkomere?
Tippe auf eine Beschriftung in der Abbildung, um ihre Erklärung zu lesen.
Das Sarkomer ist die kleinste kontraktile Einheit. Es liegt zwischen zwei Z-Scheiben, dünnes Aktin und dickes Myosin erzeugen die Streifung.
Die Bewegung erfolgt nach dem Gleitfilament-Modell: Die Aktinfilamente gleiten zwischen die Myosinfilamente, das Sarkomer wird kürzer. Die Filamente behalten ihre Länge, wie die Glieder einer Teleskopantenne.
Interaktives Sarkomermodell
Deine AufgabeZiehe den Regler von 3,4 µm auf 2,2 µm. Welche Bande ändert sich nicht, und ab welcher Länge verschwindet die H-Zone?
→ Ausführlich in: Gewebe-Grundtypen
Ohne ATP löst sich der Myosinkopf nicht mehr vom Aktin. Das nennt man Totenstarre (Rigor mortis).
Der Agonist kontrahiert, der Antagonist wird gedehnt. Die Rollen wechseln mit der Richtung: Beim Kniestrecken ist der Quadrizeps Agonist, die hintere Oberschenkelmuskulatur Antagonist. Beim Beugen ist es umgekehrt. Synergisten ziehen in dieselbe Richtung, etwa Iliopsoas und Rectus femoris beim Hüftbeugen.
| Kontraktion | Länge | Kraft |
|---|---|---|
| isotonisch | verkürzt sich | bleibt gleich |
| isometrisch | bleibt gleich | steigt (Halten) |
| auxotonisch | ändert sich | ändert sich |
Die meisten Alltagsbewegungen sind auxotonisch. Typ-I-Fasern (Slow-Twitch) arbeiten ausdauernd, Typ-II-Fasern (Fast-Twitch) kurz und kräftig. Gefiederte Muskeln haben viel Querschnitt und sind stark, aber ihr Verkürzungsweg ist kurz. Schleimbeutel und Sehnenscheiden mindern Reibung.
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Deine AufgabeNenne von oben nach unten Abschnitt, Wirbelzahl und Krümmung. Welche Abschnitte sind nach vorne konvex?
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