Hur mycket kraft kan en enda sammandragningsmuskel producera?

Mängden kraft som kan produceras av en enda sammandragning av en muskel beror på olika faktorer som muskelns storlek, typ och fysiologiska tillstånd. Men som en approximation kan den kraftgenererande kapaciteten hos en enskild muskelfiber ge insikter om kraftproduktionen hos en hel muskel.

Under en enda sammandragning bestäms kraften som genereras av en enskild muskelfiber av antalet myosinhuvuden (korsbryggor) som bildas mellan de tjocka och tunna filamenten (aktin och myosin) i sarkomererna, de grundläggande kontraktila enheterna av muskelfibrer. Varje myosinhuvud, vid bindning till aktin, kan generera en kraft på cirka 5-10 piconewton (pN).

Den totala kraften som produceras av en muskelfiber är summan av krafter som genereras av alla myosinhuvuden i sarkomererna. Därför beror kraftuttaget på antalet sarkomerer i serie och antalet myosinhuvuden per sarkomer.

I skelettmuskler påverkas kraften som genereras av en enstaka ryckkontraktion (en kort sammandragnings- och avslappningscykel) av en hel muskel av antalet rekryterade muskelfibrer, deras tvärsnittsarea och nivån av neural aktivering (antalet rekryterade motorenheter och avfyrningsfrekvensen hos motorneuroner).

När flera motoriska enheter rekryteras och musklerna är maximalt aktiverade, ökar kraftproduktionen avsevärt, vilket leder till starkare sammandragningar. Detta fenomen är känt som summering av krafter och är väsentligt för att generera höga nivåer av kraft under frivilliga rörelser.

Medan kraften som genereras av en enskild muskelkontraktion kan variera kraftigt mellan olika muskler och individer, som en grov uppskattning, är kraftgenereringskapaciteten hos en enskild muskelfiber i skelettmuskeln cirka 10 pN, och kraften som produceras av en hel muskel under en maximal kontraktion kan nå flera hundra newton (N).