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Die neuromuskuläre Synapse

Motorische Einheiten in Augen- und Wadenmuskel, Kraftstufen am Nerv-Muskel-Präparat und eine Krankheit der Endplatte — Materialien auswerten und erklären.

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Kraft in Stufen

AFB I–II

Ein Muskel kann mal sehr fein, mal mit voller Kraft arbeiten. M1 zeigt, wie viele Muskelfasern und motorische Einheiten verschiedene Muskeln des Menschen besitzen. In einem Versuch wurde der Nerv eines Nerv-Muskel-Präparats mit einzelnen Reizen steigender Stärke gereizt und die Kraft des Muskels gemessen (M2).

M1Muskelfasern und motorische Einheiten beim Menschen (gerundete Literaturwerte)
MuskelZahl der MuskelfasernZahl der motorischen Einheiten
äußerer gerader Augenmuskel22 0002 970
erster Fingerbeuger-Muskel (M. lumbricalis)10 30096
vorderer Schienbeinmuskel250 000445
innerer Zwillingswadenmuskel1 120 000580
Werte nach Zählungen an Muskeln Verstorbener (FEINSTEIN u. a. 1955), gerundet.
M2Einzelreize steigender Stärke am Nerv eines Nerv-Muskel-Präparats (vereinfachte Modellwerte)
0204060801000246810Kraft des Muskels in % der HöchstkraftReizstärke am Nerv (willkürliche Einheiten)
Jeder Punkt der Kurve entspricht der Zuckung nach einem einzelnen Reiz. Der Nerv enthält die Axone mehrerer Motoneurone mit unterschiedlichen Schwellen.
  1. Beschreiben Sie den Zusammenhang zwischen Reizstärke und Muskelkraft in M2.
  2. Berechnen Sie für die vier Muskeln in M1 die mittlere Zahl der Muskelfasern je motorischer Einheit und ordnen Sie den Muskeln begründet die Eigenschaften „sehr fein abstufbar“ bzw. „grob, aber kräftig“ zu.
  3. Erklären Sie den stufenförmigen Verlauf in M2.
  4. Begründen Sie, warum die Kraftstufen in M2 nicht dadurch entstehen können, dass stärkere Reize an den einzelnen Endplatten größere Endplattenpotenziale erzeugen.

Hinweise

Hinweis zu Aufgabe a)
Gliedern Sie den Verlauf: Beginn, Anstieg, Ende.
Hinweis zu Aufgabe b)
Teilen Sie die Faserzahl durch die Zahl der Einheiten. Was bedeutet eine kleine Einheit für die Feinheit der Abstufung?
Hinweis zu Aufgabe c)
Ein Nerv ist ein Bündel aus Axonen mit unterschiedlichen Schwellen; jedes gehört zu einer motorischen Einheit.
Hinweis zu Aufgabe d)
Wovon hängt die Höhe des EPP ab, und was geschieht, wenn es überschwellig ist?Begründen: Sachverhalte auf Regeln, Gesetzmäßigkeiten bzw. kausale Zusammenhänge zurückführen und mit Argumenten stützen.