Hvordan trekker tverrstripet muskel seg sammen?

Trået muskel, også kjent som skjelettmuskulatur, trekker seg sammen gjennom en kompleks prosess som involverer samspillet mellom aktin og myosinfilamenter, de grunnleggende byggesteinene til muskelfibre. Sammentrekningsprosessen utløses av nerveimpulser som forårsaker frigjøring av kalsiumioner fra det sarkoplasmatiske retikulum, muskelcellens indre kalsiumlager. Her er en trinnvis forklaring på hvordan tverrstripet muskel trekker seg sammen:

1. Nerveimpuls:

- En nerveimpuls når muskelfiberen, og forårsaker frigjøring av acetylkolin, en nevrotransmitter, inn i synaptisk spalte (gapet mellom nerve- og muskelcellene).

- Acetylkolin binder seg til spesifikke reseptorer på muskelcellemembranen, noe som fører til generering av et aksjonspotensial.

2. Handlingspotensial:

- Aksjonspotensialet beveger seg langs muskelcellemembranen, og forårsaker invaginasjon av membranen på spesifikke steder kalt tverrrør (T-tubuli).

3. Kalsiumfrigjøring:

– T-tubulene er nært knyttet til det sarkoplasmatiske retikulum, som lagrer kalsiumioner.

- Aksjonspotensialet forårsaker en konformasjonsendring i T-tubuli, som fører til åpning av kalsiumkanaler på det sarkoplasmatiske retikulum.

- Kalsiumioner strømmer ut av det sarkoplasmatiske retikulum og inn i sarkomeren (den kontraktile enheten til muskelfiberen).

4. Kalsiumbinding til Troponin:

– Inne i sarkomeren binder kalsiumioner seg til et protein kalt troponin, som er en del av troponin-tropomyosin-komplekset.

- Denne bindingen forårsaker en konformasjonsendring i troponin-tropomyosin-komplekset, og eksponerer et bindingssted på aktinfilamentet.

5. Myosinhodebinding til aktin:

– Myosin, et motorprotein, har to kuleformede hoder som kan binde seg til og hydrolysere ATP (adenosintrifosfat), cellens energivaluta.

– Med kalsium bundet til troponin kan myosinhodene nå binde seg til de eksponerte bindingsstedene på aktinfilamentet.

6. Power Stroke:

- Når myosinhodene først er bundet til aktin, gjennomgår en konformasjonsendring, noe som får dem til å svinge og trekke aktinfilamentet mot midten av sarkomeren.

- Denne bevegelsen er kjent som kraftslaget og resulterer i forkortning av sarkomeren.

7. Tverrbroformasjon og glidende filamentmekanisme:

– Kraftslaget fører til at det dannes tverrbroer mellom myosinhodene og aktinfilamentene.

- Så lenge kalsium er tilstede og ATP er tilgjengelig, vil myosinhodene fortsette å binde seg til aktin, gjennomgå kraftslag og frigjøre aktin, noe som får filamentene til å gli forbi hverandre.

- Denne glidende filamentmekanismen forkorter sarkomeren og genererer muskelkontraksjon.

8. Avslapping:

- Når nerveimpulsen opphører og kalsiumnivået synker i sarcopere, pumpes kalsiumioner aktivt tilbake i det sarkoplasmatiske retikulum.

- Uten kalsium bundet til troponin, går troponin-tropomyosin-komplekset tilbake til sin opprinnelige konformasjon, og blokkerer myosinbindingsstedene på aktin.

– Myosinhoder løsner fra aktin, og sarkomeren slapper av.

Ved å gjenta denne prosessen kan tverrstripete muskler trekke seg sammen og slappe av, noe som muliggjør kontrollert bevegelse og ulike fysiske aktiviteter.