Hur drar tvärstrimmiga muskler ihop sig?

Trästrimmig muskel, även känd som skelettmuskel, drar ihop sig genom en komplex process som involverar interaktionen mellan aktin och myosinfilament, de grundläggande byggstenarna i muskelfibrer. Sammandragningsprocessen utlöses av nervimpulser som orsakar frisättning av kalciumjoner från det sarkoplasmatiska retikulum, muskelcellens inre kalciumlagring. Här är en steg-för-steg förklaring av hur tvärstrimmiga muskler drar ihop sig:

1. Nervimpuls:

- En nervimpuls når muskelfibern, vilket orsakar frisättning av acetylkolin, en signalsubstans, i synapspaltan (gapet mellan nerv- och muskelcellerna).

- Acetylkolin binder till specifika receptorer på muskelcellmembranet, vilket leder till generering av en aktionspotential.

2. Åtgärdspotential:

- Aktionspotentialen färdas längs muskelcellsmembranet, vilket orsakar invagination av membranet på specifika platser som kallas transversella tubuli (T-tubuli).

3. Kalciumfrisättning:

– T-tubulierna är nära förknippade med det sarkoplasmatiska retikulumet, som lagrar kalciumjoner.

- Aktionspotentialen orsakar en konformationsförändring i T-tubulierna, vilket leder till att kalciumkanaler öppnas på det sarkoplasmatiska retikulumet.

- Kalciumjoner flödar ut ur det sarkoplasmatiska retikulumet och in i sarkomeren (muskelfiberns kontraktila enhet).

4. Kalciumbindning till Troponin:

– Inuti sarkomeren binder kalciumjoner till ett protein som kallas troponin, som är en del av troponin-tropomyosin-komplexet.

- Denna bindning orsakar en konformationsförändring i troponin-tropomyosinkomplexet, och exponerar ett bindningsställe på aktinfilamentet.

5. Myosinhuvud som binder till aktin:

– Myosin, ett motorprotein, har två klotformade huvuden som kan binda till och hydrolysera ATP (adenosintrifosfat), cellens energivaluta.

– Med kalcium bundet till troponin kan myosinhuvudena nu binda till de exponerade bindningsställena på aktinfilamentet.

6. Power Stroke:

- När myosinhuvudena väl är bundna till aktin genomgår de en konformationsförändring, vilket får dem att svänga och dra aktinfilamentet mot mitten av sarkomeren.

- Denna rörelse kallas kraftslaget och resulterar i förkortning av sarkomeren.

7. Överbryggande bildande och glidande filamentmekanism:

– Kraftslaget leder till att det bildas tvärbryggor mellan myosinhuvudena och aktinfilamenten.

- Så länge som kalcium finns och ATP är tillgängligt kommer myosinhuvudena att fortsätta att binda till aktin, genomgå kraftslag och frigöra aktin, vilket gör att filamenten glider förbi varandra.

- Denna glidande filamentmekanism förkortar sarkomeren och genererar muskelkontraktion.

8. Avkoppling:

– När nervimpulsen upphör och kalciumnivåerna minskar i sarcoperen, pumpas kalciumjoner aktivt tillbaka in i det sarkoplasmatiska retikulumet.

- Utan kalcium bundet till troponin återgår troponin-tropomyosin-komplexet till sin ursprungliga konformation, vilket blockerar myosinbindningsställena på aktin.

– Myosinhuvuden lossnar från aktin, och sarkomeren slappnar av.

Genom att upprepa denna process kan tvärstrimmiga muskler dra ihop sig och slappna av, vilket möjliggör kontrollerade rörelser och olika fysiska aktiviteter.