:: Wie funktioniert ein Muskel? Wie kann es nun sein, dass so ein poplig kleines Molekül wie ATP mit seinem klitzekleinen Energiebeitrag einen riesigen Oberschenkelmuskel antreiben kann? Wie schon gesagt, es sind ja nicht nur ein paar, sondern Millionen von diesen kleinen Energiebeiträgen, die sich aufsummieren. Und jeder einzelne Energiebeitrag steuert auf molekularer Ebene einen kleinen chemischen Prozess tief im Muskel, der einen kleinen Kraftbeitrag zur Kontraktion des Muskels liefert. Stellen wir uns das zunächst in einem Modell vor: Nehmen wir an, wir hätten ein ulkig geformtes Molekül mit einer Art wackelndem Kopf (siehe Bild). Der Kopf kann aber nicht frei wackeln, im Molekül wirkt eine Art Federkraft, die den Kopf zur Seite zieht. Im "entspannten" Zustand liegt das Molekül also in Position 1 vor. Durch Zufuhr von Energie kann man die Feder aber spannen und der Kopf richtet sich auf (Zustand 2), schnellt der Kopf dann wieder in Position 1 zurück, so kann man die frei werdende Federkraft mechanisch nutzen. Man kann sich denken: die zur "Spannung" des Moleküls nötige Energie liefert das ATP, und die frei werdende mechanische Kraft treibt den Muskel, wenn nämlich hunderttausende solcher Moleküle im Takt zurückschnappen. Das ist natürlich nur ein sehr grobes Bild, aber so läufts im Prinzip. Das komische Molekül nennt sich Myosin und das suchen wir jetzt im Muskel. Werfen wir einen Blick auf dessen Struktur und zerlegen die Muskultaur von oben in ihre Bestandteile:

Über die Stufen Faserbündel, Muskelfaser und Myofibrille kommen wir ganz schnell zum kleinsten kontrahierbaren Element, dem Sarkomer. Ein Sarkomer ist etwa 0,002-0,0025 mm lang und wird durch die Z-Linien/Scheiben begrenzt. Dick ist es etwa 0,0015 mm. Ein durchschnittlicher menschlicher Bizeps enthält mindestens 10 Millionen Sarkomere! Im Inneren des Sarkomers sind drei Proteine aktiv: das Aktin, das Myosin und das Titin, jeweils enorm grosse Moleküle. So hat z.B. das Myosin eine molare Masse von ca. 490000 g/mol und nur etwa 200 dieser Moleküle bilden ein Myosinfilament. Um jedes Myosinfilament sind 6 Actin-Filamente hexagonal angeordnet. Ein Sarkomer enthält etwa 1000 Myosinfilamente. Zusammen bilden diese Moleküle einen Nano-Motor, der den Muskel antreibt. Wie geht das? --> weiter --> Übersicht