[2] Die Hauptsysteme des Organismus
Knochen und Muskeln: Stützung und Haltung des Körpers und
Ausführung unbewusster und bewusster Bewegungen.
Mund, Magen, Dünndarm: Aufnahme und Verdauuung der Grundnahrungsstoffe Kohlenhydrate, Fette, Eiweiße und Aufnahme von Vitaminen, Spurenelementen und Wasser (H2O).
Bauchspeicheldrüse: Produktion von Verdauungsenzymen und Produktion des Hormons Insulin, welches den Blutzucker senkt.
Leber: Abbau, Umbau, Aufbau von Stoffen und Entgiftung.
Dickdarm, Nieren, Lungen, Haut: Ausscheidung von Abfallstoffen.
Geschlechtsorgane: Fortpflanzung und Ausscheidung.
Blutkreislauf, Herz: Transport der Stoffe im Organismus, wobei das Herz als Pumpe für das Blut arbeitet.
Lungen: Einatmen von Sauerstoff (O2) und Ausatmen von Kohlendioxid (CO2).
Immunsystem, Lymphsystem: Abwehr von schädlichen Fremdkörpern.
Hormonsystem: Steuerung von vitalen, vegetativen Prozessen mithilfe von speziellen Botenstoffen (Hormonen).
Nervensystem, Gehirn: Kommunikation mit der Umwelt über Sinnesorgane.
Kontrolle des gesamten Körpers und seiner Organe.
Das Gehirn ist der Sitz von Psyche und Bewusstsein.
[2.1] Das Knochensystem (passiver Bewegungsapparat)
Die Grundbausteine des menschlichen Körpers sind die Zellen. Je nach äußerer Form und innerer Ausstattung gibt es verschiedene Zelltypen. Die Zellen bilden unterschiedliche Gewebe. Ein Gewebe besteht aus einer Gruppe von Zellen, die eine gemeinsame Struktur oder Funktion aufweisen. Zum Gewebe gehört neben den Zellen auch die extrazelluläre Matrix. Darunter versteht man alle Strukturbestandteile des Gewebes, welche sich außerhalb der Zelle befinden. Das sind Wasser, Elektrolyte, komplexe Makromoleküle und verschiedene Fasern. Grundsätzlich kann man vier Gewebetypen unterscheiden:
Epithelgewebe
Es besteht aus Zellschichten, die alle inneren und äußeren Oberflächen bedecken.
Bindegewebe und Stützgewebe
Seine Zellen sorgen für den strukturellen Zusammenhalt und füllen Zwischenräume.
Es besteht aus Kollagenen (lange verschraubte, kettenförmige Proteinmoleküle, welche Fasern von hoher Zugfestigkeit bilden), Proteoglycanen (Zuckermoleküle mit kleinem Proteinanteil) und Glycoproteinen (Eiweißmoleküle mit kleinem Zuckeranteil). Je nach Zusammensetzung sind daraus Filamente (Fäden), Sehnen, Bänder, Knorpel und
Knochen aufgebaut.
Muskelgewebe
Die Muskelzellen enthalten kontraktile Filamente für aktive Bewegungen.
Nervengewebe
Es besteht aus Neuronen (Nervenzellen und Nervenfasern) und Gliazellen (Hüllzellen).
Nervenzellen können elektrochemische Erregungen produzieren und diese über ihre Fasern zu anderen Nervenzellen weiterleiten.
Der passive Bewegungsapparat besteht aus 200 Knochen, die das Skelett des Menschen bilden.
Ein Röhrenknochen besteht aus einem Schaft (Diaphyse) und zwei Knochenenden (Epiphysen), welche einen knorpeligen Überzug tragen (Gelenksknorpel). Der Knochen wird außerhalb der Gelenksflächen von einer straffen Bindegewebshaut (Periost) umgeben. Diese Knochenhaut ernährt mit ihren Blutgefäßen den Knochen und hat durch ihre Möglichkeit, Knochengewebe zu bilden, einen wesentlichen Anteil am Wachstum und auch am Heilen von knöchernen Verletzungen. Unter der Knochenhaut befindet sich die kompakte Rindenschicht (Compacta), die weiter innen in ein schwammartiges Gerüst aus Knochenbälkchen (Spongiosa) übergeht. Die kleinen Hohlräume dazwischen bilden die Markhöhle des Knochens, wo sich das Knochenmark befindet. Die kurzen und die platten Knochen haben keine eigene Markhöhle. Man unterscheidet das gelbe Knochen-mark (Fettgewebe) und das blutbildende rote KnochenKnochen-mark, welches ab dem fünften Embryonal-monat das wichtigste blutbildende Organ des Menschen ist.
Im Knochengewebe findet man drei Arten von Knochenzellen: Die Osteoblasten bilden die organische Grundsubstanz des Knochens sowie alkalische Phosphatase, welche die Mineralisation des Knochens (vor allem mit Calciumsalzen) steuert. Aus den Osteoblasten entwickeln sich die reifen Knochenzellen (Osteozyten), die in der Knochenmatrix eingeschlossen sind und über Fort-sätze miteinander kommunizieren. Schließlich gibt es noch die großen Osteoklasten, welche sich in eigenen Resorptionszonen befinden und für den Abbau des Knochens verantwortlich sind.
Die knochenaufbauenden und knochenabbauenden Zellen halten sich die Waage und sorgen dafür, dass die Knochen permanent umgebaut werden. Bei bestimmten Erkrankungen oder im höheren Alter können die Abbauvorgänge überwiegen, wodurch sich die Bruchgefahr der Knochen erhöht (Osteoporose).
Die Knochen sind durch Gelenke beweglich verbunden. Die Bewegung erfolgt mithilfe von Muskeln, die mit ihren Sehnen an den Knochen ansetzen. Grundsätzlich werden vier Arten von Knochengelenken unterschieden: Scharniergelenke mit Bewegungen um nur eine Querachse (z.B.
Ellbogengelenk oder Kniegelenk), Drehgelenke mit Bewegungen um nur eine Längsachse (z.B.
Speichen-Ellen-Gelenk), Eigelenke mit Bewegungen um zwei Achsen (z.B. Handgelenk oder Schädel-Atlas-Gelenk) und Kugelgelenke mit Bewegungen um drei Achsen (z.B. Schultergelenk oder Hüftgelenk).
Allgemeiner Aufbau eines Gelenks. Das rechte Kniegelenk.
Der Gelenkknorpel vermindert durch seine glatte Oberfläche die Reibung der Gelenkenden. Kleine Schleimbeutel zwischen den Muskelsehnen und den Knochen sind mit Gelenkschmiere (Synovia) gefüllt und dämpfen die Druckbelastungen bei Bewegungen. Die Sehnenscheiden, welche die Muskelsehnen schlauchförmig umhüllen, haben mit ihren Flüssigkeitspolster eine ähnliche Funktion wie die Schleimbeutel.
Jedes Gelenk ist von einer bindegewebigen Gelenkkapsel umschlossen, deren Innenschicht die Gelenkschmiere produziert, welche neben ihrer Gleitfunktion auch für die Ernährung des Gelenk-knorpels wichtig ist. Schließlich wird die Gelenkkapsel außen noch von straffen bindegewebigen Bändern (Ligamenten) verstärkt. Bei einigen Gelenken befindet sich im Gelenkspalt ein Faserknorpel (Diskus bzw. Meniskus), der als zusätzlicher Stoßdämpfer wirkt.
Grundsätzlich können vier Arten von Knochen unterschieden werden: Lange Knochen (z.B. die Röhrenknochen von Oberarm oder Oberschenkel, kurze Knochen (z.B. die Wurzelknochen an Händen und Füßen), platte Knochen (z.B. Schädeldach, Schulterblätter, Hüftpfannen) und die un-regelmäßigen Knochen (z.B. Wirbel, Rippen).
Die nachfolgende Grafik zeigt das komplette Knochenskelett des Menschen - von den Schädel-knochen oben bis zu den ZehenSchädel-knochen unten.
Das Skelett (Knochen und Gelenke)
Einige wichtige Gelenke Schultergelenk:
Das Schulter-Kugelgelenk wird u.a. von 4 Muskeln der Rotatorenmanschette bewegt (M. Supraspinatus, M. Infraspinatus, M. Subscapularis, M. Teres minor).
Sie bewirken Abduktion (Abspreizung), Adduktion
(Heranziehung) und Innen- und Außenrotationen. Handgelenk:
Ellbogengelenk:
Hüftgelenk:
Kniegelenk:
Sprunggelenk:
[2.2] Das Muskelsystem (aktiver Bewegungsapparat)
Der aktive Bewegungsapparat besteht aus 650 Muskeln, welche aus Muskelfasern (Muskelzellen) aufgebaut sind. In den Bindegewebsabschnitten zwischen den Muskelfasern verästeln sich Blut-gefäße und Nerven, welche den Muskel versorgen. Der ganze Muskel ist von einer straffen bindegewebigen Hülle umgeben (Faszie). Innerhalb der Faszie kann der Muskel bei der Kon-traktion hin und her gleiten. In seiner einfachsten Form hat der Muskel eine spindelförmige Form mit einem Muskelbauch, welcher sich zu beiden Seiten verjüngt und in bindegewebige Sehnen übergeht. Die Sehnen setzen dann an den Knochen an. Die Skelettmuskeln bewegen meistens zwei Kochen um ein dazwischen liegendes Gelenk.
Motorische Nerven steuern die Kontraktion der Muskelfasern. Wenn eine elektrische Erregung (Aktionspotential) die Kontaktstelle des Nerven mit der Muskelfaser (motorische Endplatte) erreicht, kommt es zur Ausschüttung des Neurotransmitters Acetylcholin. Dann werden die Filamente in den Myofibrillen der Muskelfaser ineinander geschoben, so dass sich die Muskelfaser verkürzt. Erfolgt keine Erregung, dann erschlafft die Muskelfaser.
Neben der quergestreiften Skelettmuskulatur gibt es noch die glatte Muskulatur als Wandaus-kleidung von Blutgefäßen und inneren Hohlorganen. Ihre Steuerung erfolgt autonom über das vegetative Nervensystem. Das gilt auch für die autonome, quergestreifte Herzmuskulatur.
Für die Kontraktion der Muskelfasern wird Energie benötigt. Diese wird hauptsächlich durch das energiereiche Molekül ATP (AdenosinTriPhosphat) zur Verfügung gestellt. Bei der chemischen Umwandlung von ATP in ADP (AdenosinDiPhosphat) wird die benötigte Energie freigesetzt.
Damit dieser Energiespeicher auch weiterhin zur Verfügung steht, muss während der muskulären Ruhephasen das ADP durch die Verbindung mit Phosphorsäure wieder in ATP zurück umge-wandelt werden. Die dafür notwendige Energie liefert in erster Linie der Abbau von Zucker (Glukose) und von Muskelglykogen. Dieser erfolgt mithilfe des Sauerstoffs, wobei der Zucker in Wasser und Kohlendioxid zerlegt wird. Wenn der Sauerstoff verbraucht ist, dann erfolgt der Zuckerabbau nur bis zur Milchsäure (anaerobe Glykolyse). Die nicht weiter abgebauten Salze der Milchsäure (Laktate) verursachen den schmerzhaften Muskelkater. Als Indikator für den Trainings-zustand der Muskeln dient die Laktatmessung.
Neben Adenosintriphosphat wird auch Kreatininphosphat als Energiespeicher verwendet. Und zusätzlich kann die Energie auch durch Fettabbau gewonnen werden.