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Biochemie

Muskelgewebe: Stoffwechsel

Steckbrief

Die Muskelfasern der verschiedenen Muskeln des Organismus und auch innerhalb eines Muskels können nach funktionellen Aspekten und ihrem Stoffwechsel in 3 Gruppen unterteilt werden: rote Typ-I- und Typ-IIa-Fasern und weiße Typ-IIb-Fasern. So zucken Typ-I-Fasern langsam und ermüden nur wenig, Typ-II-Fasern zucken dagegen schnell und ermüden rascher. Typ-I-Fasern gewinnen Energie durch einen oxidativen, Typ-IIa-Fasern durch einen oxidativen und glykolytischen und Typ-IIb-Fasern hauptsächlich durch einen glykolytischen Stoffwechsel.

Wichtige Stoffwechselfunktionen des Muskelgewebes
BereicheFunktionen

Kohlenhydratstoffwechsel

  • weiße (Typ-IIb-)Muskelfasern

    • glykolytischer Stoffwechsel (anaerobe Glykolyse) mit Lactat als Endprodukt

    • Speicherung von Glucose in Form von Glykogen

    • Cori-Zyklus

Lipidstoffwechsel

  • rote (Typ-I-)Muskelfasern

    • oxidativer Stoffwechsel

    • meist β-Oxidation von Fettsäuren

    • im Hungerzustand Abbau von Ketonkörpern

Proteinstoffwechsel

  • Abbau verzweigtkettiger Aminosäuren

  • Synthese von Alanin und Glutamin

  • Abbau eigener Muskelproteine im Hungerzustand; Freisetzung der Aminosäuren ins Blut

  • Alaninzyklus

Das in der Muskulatur vorhandene ATP reicht nur aus, um die Kontraktion für den Bruchteil einer Sekunde aufrechtzuerhalten. In dieser kurzen Zeit können jedoch weder die Glykolyse noch die ATP-Synthese in den Mitochondrien ausreichend gesteigert werden, um ATP nachzuliefern. Der Muskel bedient sich daher weiterer Mechanismen der ATP-Bereitstellung und greift auf Kreatinphosphat zurück, ein wichtiger Energieträger der Muskulatur. Es wird im Muskel durch Phosphorylierung von Kreatin regeneriert und dient als Speicher für energiereiche Phosphatgruppen. Diese können auf ADP übertragen werden, wobei ATP entsteht. Außerdem kann der Muskel mithilfe der Adenylatkinase ATP synthetisieren.

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    Rote und weiße Muskelfasern

    Die Muskelfasern der verschiedenen Muskeln und auch innerhalb eines Muskels sind nicht gleich. Sie können nach funktionellen Aspekten und ihrem Stoffwechsel in Gruppen unterteilt werden, die im Muskelgewebe gemischt vorkommen. Darunter sind rote Typ-I- und Typ-IIa-Fasern und weiße Typ-IIb-Fasern:

    • rote Typ-I-Muskelfasern:

      • langsam zuckend: niedrige ATPase-Aktivität in den Myosinköpfchen

      • ermüden wenig: haben einen hohen Gehalt an Myoglobin und damit eine große O2-Reserve

      • oxidativer Stoffwechsel: besitzen eine hohe Mitochondriendichte und können deshalb ihren Energiebedarf aerob decken, wofür meist Fettsäuren herangezogen werden (geringe Aktivität der Lactatdehydrogenase)

    • rote Typ-IIa-Muskelfasern:

      • schnell zuckend: hohe ATPase-Aktivität in den Myosinköpfchen

      • ermüden stärker als Typ-I-Fasern: haben einen hohen Gehalt an Myoglobin und damit eine große O2-Reserve

      • oxidativer und glykolytischer Stoffwechsel: hohe Mitochondriendichte und mittelhohe bis hohe Lactatdehydrogenaseaktivität

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      zuletzt bearbeitet: 02.11.2023
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