Arbeitsblatt: Muskeln

1Lernaufgabe 1 Aufbau der Muskeln und Entstehung der Muskelkontraktion Pasquale Laura De Lernaufgabe 1 Humanbiologie Aufbau der Muskeln und Entstehung der Muskelkontraktion Inhalte Humanbiologie Bewegungsapparat Mensch Bau der Muskeln, Muskelkontraktion und ATP Lektionsinhalt Durch die 60minütige Lernaufgabe, arbeiten sich die SuS eigenständig in das Thema Muskeln ein. Alter der Adressate 10. Schuljahr Vorwissen Die SuS haben in den vorgängigen Lektionen das Skelettsystem, die Knochen, Knorpeln und Gelenke kennen gelernt. Idee Die SuS erarbeiten alleine oder in zweier Gruppen ein neues Thema. Mit Hilfe des Biologiebuches und des Beiblattes „Muskelkater sollten die SuS in der Lage sein die Aufgaben vollständig zu lösen. Durch das selbstständige Lösen der Aufgaben, setzen sich die SuS vertieft mit dem Thema auseinander. Durch die anschliessende Auswertung und Besprechung der Resultate, können Unklarheiten und Schwierigkeiten genauer betrachtet und erklärt werden. Sozialform Einzel oder Zweierarbeit mit anschliessender Besprechung im Plenum. Lernziele • Die SuS kennen das Zusammenspiel der Muskeln beim Beugen des Unterarms. • Die SuS beschreiben und bezeichnen den Aufbau des Muskels und wissen wie die Muskelbewegung zustande kommt. • Die SuS kennen die Wichtigkeit von ATP während einer Muskelkontraktion. • Die SuS wissen wie der Muskelkater entsteht. Vorgehensweise In den ersten 5 Minuten wird kurz auf die letzten Lektionen eingegangen, um das Vorwissen der SuS zu aktivieren. Die SuS erkennen die Verknüpfung zum bereits erlernten. Anschliessend wird kurz die Lernaufgabe und der genaue Ablauf der Doppellektion vorgestellt. In den nächsten 60 Minuten erarbeiten die SuS alleine die Lernaufgabe. In den letzten 2025 Minuten werden die Aufgaben im Plenum besprochen. Wenn allfällige Fragen auftauchen, kann man vertieft darauf eingehen. Material • Lernaufgabe „Aufbau der Muskeln und Entstehung der Muskelkontraktion • Buch Cornelsen, Biologie Oberstufe 110111 • Beiblatt „Muskelkater 2Lernaufgabe 1 Aufbau der Muskeln und Entstehung der Muskelkontraktion Pasquale Laura De Zeitaufwand 5 Minuten: Einleitung/ Erklärung Lernaufgabe 60 Minuten: Lösen der Lernaufgabe 2025 Minuten: Besprechung der Lernaufgabe im Plenum Literatur Campell, Neil A. 2006, 6. Auflage: Biologie. Pearson Studium, München. Reece, Jane B. 2009, Seventh Edition: Campbell Biology, Concepts Connections. Pearson. Thews, G.; Mutschler, E.; Vaupel, P. 1999, 5. Auflage: Anatomie Physiologie Pathophysiologie des Menschen. Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft mbH, Stuttgart. Toshiya (Karate, Kampfkunst Kultur), Ausgabe 5/2010, S.2223 3Lernaufgabe 1 Aufbau der Muskeln und Entstehung der Muskelkontraktion Pasquale Laura De Aufbau der Muskeln und Entstehung der Muskelkontraktion Materialien • • Buch Cornelsen, Biologie Oberstufe 110111 Beiblatt „Muskelkater Zeit 60 Minuten Lernziele • Sie kennen das Zusammenspiel der Muskeln beim Beugen des Unterarms. • Sie beschreiben und bezeichnen den Aufbau des Muskels und wissen wie die Muskelbewegung zustande kommt. • Sie kennen die Wichtigkeit von ATP während einer Muskelkontraktion. • Sie wissen wie der Muskelkater entsteht. Auftrag Löst die untenstehenden Aufgaben alleine oder zu zweit. Schreibt die Lösungen mit Kugelschreiber oder Füllfeder auf ein separates A4Blatt auf. Aufgabe 3 und Aufgabe 4a können direkt auf das Arbeitsblatt gelöst werden. Anschliessend werden die Aufgaben im Plenum besprochen. Aufgaben 1. Beschreibe mit der untenstehenden Abbildung das Zusammenspiel der Muskeln beim Beugen des Unterarms. Versuche anschliessend deine Beschreibung durch das Abtasten des Armes deines Partners oder Partnerin während der Bewegung zu bestätigen. 2. Lies die Seiten 110111 in deinem Biologiebuch (Biologie Oberstufe, Cornelsen) und beantworte folgende Fragen: a) Wie stehen die Begriffe „Myosin, „Myofibrille, „Myosinfilament „Myosinköpfchen zu einander in Beziehung? b) Erkläre in eigenen Worten wie die Bewegung eines Muskels zustande kommt? und 4Lernaufgabe 1 Aufbau der Muskeln und Entstehung der Muskelkontraktion Pasquale Laura De 3. Betrachte die untenstehende Schemazeichnung. Sie stellt den vergrösserten Ausschnitt eines quer gestreiften Muskels, Sarkomer; im Längsschnitt dar. Die Ausschnitte X, und zeigen die gleichen Strukturen an verschiedenen Stellen des Sarkomers im Querschnitt. a) Bezeichne die Strukturen AC und die Details ad. b) Zeichne die Schnittebene der Querschnitte X, und in die Schemazeichnung des Sarkomers ein. Schemazeichnung eines Sarkomers Querschnitte verschiedener Bereiche des Sarkomers 4. Die elektronenmikroskopischen Bilder zeigen den Ausschnitt eines Muskels vor, während und bei vollständiger Kontraktion. a) Ordne die Bilder den Zeitpunkten vor, während und bei vollständiger Muskelkontraktion zu. Begründe. b) Welche Vorgänge laufen während einer Muskelkontraktion ab? Welche Rolle spielt dabei das ATP? 5Lernaufgabe 1 Aufbau der Muskeln und Entstehung der Muskelkontraktion Pasquale Laura De 5. Lies das Blatt „Muskelkater. Beschreibe in deinen eigenen Worten wie ein Muskelkater zustande kommt. 6Lernaufgabe 1 Aufbau der Muskeln und Entstehung der Muskelkontraktion Pasquale Laura De 7Lernaufgabe 1 Aufbau der Muskeln und Entstehung der Muskelkontraktion Pasquale Laura De Lösungen 1. Beschreibe mit der untenstehenden Abbildung das Zusammenspiel der Muskeln beim Beugen des Unterarms. Versuche anschliessend deine Beschreibung durch das Abtasten des Armes deines Partners oder Partnerin während der Bewegung zu bestätigen. Beugung Agonist Bizeps kontrahiert Antagonist Trizeps gedehnt Streckung Agonist Trizeps kontrahiert Antagonist Bizeps gedehnt 2. Lies die Seiten 110111 in deinem Biologiebuch (Biologie Oberstufe, Cornelsen) und beantworte folgende Fragen: a) Wie stehen die Begriffe „Myosin, „Myofibrille, „Myosinfilament „Myosinköpfchen zu einander in Beziehung? b) Erkläre in eigenen Worten wie die Bewegung eines Muskels zustande kommt? und a) Jeder Muskel besteht aus Myofibrillen. Jede Muskelfaser enthält mehrere Myofibrillen, die aus regelmässig angeordneten Myosinfilamenten besteht. Die Myosinfilamente bestehen aus hunderten von Myosinmolekülen. Die Myosinköpfchen hängen an den Myosinfilamenten und bilden bei einer Anspannung des Muskels die Verbindung zwischen den Actinfilamenten und den Myosinfilamenten. b) Während einer Muskelkontraktion gleiten die Myosin und Aktinfilamente, die durch die Myosinköpfchen miteinander verbunden sind, ineinander. Dieses Filamentgleiten führt zu einer Muskelverkürzung, die sich aus der Verkürzung tausender hintereinander geschalteter Sarkomere ergibt. 3. Betrachte die untenstehende Schemazeichnung. Sie stellt den vergrösserten Ausschnitt eines quer gestreiften Muskels, Sarkomer; im Längsschnitt dar. Die Ausschnitte X, und zeigen die gleichen Strukturen an verschiedenen Stellen des Sarkomers im Querschnitt. a) Bezeichne die Strukturen AC und die Details ad. b) Zeichne die Schnittebene der Querschnitte X, und in die Schemazeichnung des Sarkomers ein. 8Lernaufgabe 1 Aufbau der Muskeln und Entstehung der Muskelkontraktion Pasquale Laura De Schemazeichnung eines Sarkomers Myosinfilamente Actinfilamente ZScheibe Querschnitte verschiedener Bereiche des Sarkomers Aktinmolekül Troponin Myosinköpfchen Tropomyosin 4. Die elektronenmikroskopischen Bilder zeigen den Ausschnitt eines Muskels vor, während und bei vollständiger Kontraktion. a) Ordne die Bilder den Zeitpunkten vor, während und bei vollständiger Muskelkontraktion zu. Begründe. b) Welche Vorgänge laufen während einer Muskelkontraktion ab? Welche Rolle spielt dabei das ATP? a) Muskel vor einer Kontraktion (entspannt) • Sarkomer entspannt • Abstand zwischen den ZScheiben ist am Grössten • Viele helle Bereiche Muskel während einer Kontraktion • Sarkomer kontrahiert • Abstand zwischen den ZScheiben wird kleiner • weniger helle Bereiche Muskel vollständig kontrahiert • Sarkomer vollständig kontrahiert • Abstand zwischen den ZScheiben ist am Kleinsten • keine helle Bereiche b) Auf einen Nervenimpuls hin, werden Ca2Ionen aus dem endoplasmatischen Reticulum der Muskelfasern ausgeschüttet. Diese verbinden sich mit dem Troponin, welches seine Form verändert. Sie drängen dadurch Tropomyosinfäden aus ihrer Lage, so dass Bindungsstellen auf den Actinfilamenten freigelegt werden, an welche dann Myosinköpfe binden. Die Myosinköpfe klappen nach ihrer Bindung an ein Actinfilament um, dadurch ziehen sie das Actinfilament 10nm weit zur Sarkomermitte. Der Muskel verkürzt sich. 9Lernaufgabe 1 Aufbau der Muskeln und Entstehung der Muskelkontraktion Pasquale Laura De Das ATP dient zum Lösen der Bindung des Myosinköpfchens an das Actinfilament. ATP ist somit der Energielieferant für die Muskelarbeit. 5. Lies das Blatt „Muskelkater. Beschreibe in deinen eigenen Worten wie ein Muskelkater zustande kommt. Muskelkater wird durch das Auftreten hoher Kräfte in muskulären Strukturen (ZStreifen) verursacht, die zu einer Beeinträchtigung der kontraktilen Funktion führen. Durch eine zu hohe Belastung werden die Filamente trotz Verkürzung auseinandergezogen/ gerissen. Dadurch kommt es auf beiden Seiten der ZStreifen zu gegensätzlichen Krafteinwirkungen, die die ZStreifen zerreissen. Deshalb kommt es zu einer Muskelschwellung aufgrund von entzündlichen Reaktionen in der Zelle. Diese Schwellung drückt auf die Nervenfasern und verursacht Schmerzen.