Vad får dina muskler att röra sig?

Muskelkontraktion är den process genom vilken muskler genererar kraft och rörelse. Det uppstår när muskelfibrerna förkortas och drar i senor som förbinder dem med ben. Teorin om glidande filament förklarar hur muskelkontraktion fungerar på molekylär nivå.

Enligt glidtrådsteorin uppstår muskelkontraktion när tunna filament (aktin) glider förbi tjocka filament (myosin) i muskelfibrerna. Denna process drivs av hydrolysen av ATP, cellens energivaluta. Här är en steg-för-steg förklaring:

1. Viloläge: När en muskel är i vila överlappas de tunna och tjocka filamenten delvis, men de interagerar inte aktivt.

2. Handlingspotential: När en muskel får en signal från nervsystemet genereras en aktionspotential. Denna elektriska impuls färdas längs muskelcellmembranet och in i muskelfibrerna.

3. Kalciumfrisättning: Aktionspotentialen orsakar frisättning av kalciumjoner från det sarkoplasmatiska retikulumet (SR), muskelns inre kalciumförråd. Kalcium binder till receptorer på de tunna filamenten och exponerar myosinbindningsställen.

4. Myosinhuvuden binder till aktin: De exponerade myosinbindningsställena på de tunna filamenten gör att myosinhuvudena (utsprång från de tjocka filamenten) kan binda till dem och bilda tvärbryggor.

5. Power Stroke: Varje myosinhuvud innehåller ett ATPase-enzym som hydrolyserar ATP till ADP och oorganiskt fosfat (Pi). Energin som frigörs från ATP-hydrolys orsakar en konformationsförändring i myosinhuvudet, vilket genererar ett kraftslag. Detta kraftslag drar de tunna filamenten mot mitten av sarkomeren, den grundläggande enheten för muskelkontraktion.

6. Glid för tunna filament: När myosinhuvudena genomgår kraftslag glider de tunna filamenten förbi de tjocka filamenten, vilket gör att muskelfibern förkortas. Denna glidande rörelse fortsätter så länge det finns ATP tillgängligt och kalciumjoner är närvarande.

7. Muskelkontraktion: Förkortningen av individuella muskelfibrer leder till den totala sammandragningen av muskeln. Kraften som genereras av muskeln beror på antalet tvärbryggor som bildas och frekvensen av kraftslagen.

8. Avkoppling: När aktionspotentialen upphör pumpas kalcium aktivt tillbaka in i SR, och myosinhuvudena lossnar från aktinfilamenten. Detta gör att muskelfibrerna slappnar av och återgår till sin vilolängd.

Teorin om glidande filament ger en detaljerad förståelse av de molekylära mekanismerna bakom muskelkontraktion. Den förklarar hur interaktionen mellan aktin och myosinfilament, som drivs av ATP-hydrolys, genererar den kraft som krävs för muskelrörelser och sammandragning.