neuromuskulære kryds

skeletmuskelcellekontraktion forekommer efter en frigivelse af calciumioner fra interne butikker, som initieres af et neuralt signal. Hver skeletmuskelfiber styres af en motorneuron, der fører signaler fra hjernen eller rygmarven til muskelen.,

Den følgende liste indeholder en oversigt over den rækkefølge af begivenheder, der er involveret i sammentrækningen cyklus af skeletmuskulaturen:

  1. handling potentialet rejser ned neuron til presynaptic axon terminal.
  2. spændingsafhængige calciumkanaler åbnes, og Ca2 + – ioner strømmer fra den ekstracellulære væske ind i den presynaptiske neurons cytosol.
  3. tilstrømningen af Ca2 + får neurotransmitter (acetylcholin)-holdige vesikler til at dokke og smelte sammen til den presynaptiske neurons cellemembran.,
  4. Vesikelmembranfusion med nervecellemembranen resulterer i tømning af neurotransmitteren i det synaptiske kløft; denne proces kaldes e .ocytose.acetylcholin diffunderer ind i det synaptiske spalte og binder sig til de nikotiniske acetylcholinreceptorer i den motoriske endeplade.de nikotiniske acetylcholinreceptorer er ligand-gatede kationskanaler og åbne, når de er bundet til acetylcholin.
  5. receptorerne åbner, hvilket tillader natriumioner at strømme ind i muskelens cytosol.,
  6. den elektrokemiske gradient over muskelplasmamembranen forårsager en lokal depolarisering af den motoriske endeplade.
  7. receptorerne åbner, hvilket tillader natriumioner at strømme ind og kaliumioner at strømme ud af muskelens cytosol.
  8. den elektrokemiske gradient over muskelplasmamembranen (mere natrium bevæger sig ind end kalium ud) forårsager en lokal depolarisering af den motoriske endeplade.
  9. denne depolarisering initierer et handlingspotentiale på muskelfibercellemembranen (sarcolemma), der bevæger sig over overfladen af muskelfiberen.,
  10. handlingspotentialerne bevæger sig fra overfladen af muskelcellen langs membranen af T-tubuli, der trænger ind i cytosolen i cellen.
  11. handlingspotentialer langs T-tubulerne får spændingsafhængige calciumfrigivelseskanaler i det sarkoplasmatiske retikulum til at åbne og frigive Ca2+ ioner fra deres opbevaringssted i Cisternerne.
  12. Ca2 + ioner diffunderer gennem cytoplasmaet, hvor de binder til troponin, hvilket i sidste ende tillader myosin at interagere med actin i sarkomeren; denne sekvens af begivenheder kaldes e .citation-sammentrækningskobling.,
  13. så længe ATP og nogle andre næringsstoffer er tilgængelige, forekommer de mekaniske hændelser ved sammentrækning.
  14. I mellemtiden, tilbage ved det neuromuskulære kryds, har acetylcholin bevæget sig ud af acetylcholinreceptoren og nedbrydes af en .ymet acetylcholinesterase (i cholin-og acetatgrupper), hvilket forårsager ophør af signalet.
  15. cholin genbruges tilbage i den presynaptiske terminal, hvor den bruges til at syntetisere nye acetylcholinmolekyler.,

Anatomi og Fysiologi, den Neuromuskulære Junction

Anatomi

Vi kan stimulere muskel-sammentrækning frivilligt. Elektriske signaler fra hjernen gennem rygmarven rejser gennem motorneuronets a .on. Aononen forgrener sig derefter gennem muskelen og forbinder sig til de individuelle muskelfibre ved det neuromuskulære kryds., Den foldede sarcolemma af muskelfiberen, der interagerer med neuronen, kaldes den motoriske endeplade; den foldede sarcolemma øger overfladearealkontakt med receptorer. Enderne af aononens grene kaldes de synaptiske terminaler og kommer faktisk ikke i kontakt med motorens endeplade. En synaptisk spalte adskiller den synaptiske terminal fra motorens endeplade, men kun med et par nanometer.

kommunikation sker mellem en neuron og en muskelfiber gennem neurotransmittere., Neural e .citation forårsager frigivelse af neurotransmittere fra den synaptiske terminal ind i den synaptiske spalte, hvor de derefter kan binde til de passende receptorer på den motoriske endeplade. Den motoriske endeplade har folder i sarcolemma, kaldet junctional folds, der skaber et stort overfladeareal for neurotransmitteren at binde til receptorer. Generelt er der mange folder og invaginationer, der øger overfladearealet, herunder junctional folder på motorens endeplade og T-tubuli i hele cellerne.,

Fysiologi

neurotransmitteren acetylcholin frigøres, når en handling potentiale rejser ned axon af motor neuron, hvilket resulterer i ændret gennemtrængelighed af synaptic terminal og en indstrømning af calcium i neuron. Calciumtilstrømningen udløser synaptiske vesikler, som pakker neurotransmittere, for at binde til den presynaptiske membran og frigive acetylcholin i den synaptiske kløft ved e .ocytose.

gennemgå afsnittet af dette kursus om membraner, hvis du har brug for en genopfriskning.,

balancen af ioner i og uden for en hvilemembran skaber en elektrisk potentialeforskel over membranen. Dette betyder, at indersiden af sarcolemma har en samlet negativ ladning i forhold til ydersiden af membranen, som har en samlet positiv ladning, hvilket får membranen til at blive polariseret. Når den er frigivet fra den synaptiske terminal, diffunderer acetylcholin over den synaptiske spalte til den motoriske endeplade, hvor den binder til acetylcholinreceptorer, primært de nikotiniske acetylcholinreceptorer., Denne binding forårsager aktivering af ionkanaler i motorens endeplade, hvilket øger permeabiliteten af ioner via aktivering af ionkanaler: natriumioner strømmer ind i muskelen, og kaliumioner strømmer ud. Både natrium – og kaliumioner bidrager til spændingsforskellen, mens ionkanaler styrer deres bevægelse ind i og ud af cellen. Som en neurotransmitter binder, åbner disse ionkanaler, og Na + ioner kommer ind i membranen. Dette reducerer spændingsforskellen mellem indersiden og ydersiden af cellen, som kaldes depolarisering., Da acetylcholin binder ved motor-endepladen, kaldes denne depolarisering et endepladepotentiale. Det spredes derefter langs sarcolemma, hvilket skaber et handlingspotentiale, da spændingsafhængige (spændingsgatede) natriumkanaler støder op til det oprindelige depolariseringssted åbent. Handlingspotentialet bevæger sig over hele cellemembranen, hvilket skaber en bølge af depolarisering.

efter depolarisering skal membranen returneres til sin hviletilstand. Dette kaldes repolarisering, hvor natriumkanaler lukker og kaliumkanaler åbner., Fordi positive kaliumioner (k+) bevæger sig fra det intracellulære rum til det ekstracellulære rum, tillader dette indersiden af cellen igen at blive negativt ladet i forhold til ydersiden. Under repolarisering og i nogen tid efter kommer cellen ind i en ildfast periode, hvor membranen ikke kan depolariseres igen. Dette skyldes, at for at have et andet handlingspotentiale, skal natriumkanaler vende tilbage til deres hviletilstand, hvilket kræver et mellemtrin med forsinkelse.,

Formering af en handling potentiale og depolarisering af sarcolemma omfatter excitation del af excitation-contraction coupling, tilslutning af elektriske aktivitet og mekanisk sammentrækning. De strukturer, der er ansvarlige for at koble denne e .citation til sammentrækning, er T-tubuli og sarkoplasmatisk retikulum (SR). T-tubulerne er forlængelser af sarkolemma og bærer således handlingspotentialet langs deres overflade og fører bølgen af depolarisering ind i det indre af cellen. T tubuli danner triader med enderne af to SR kaldet terminal cisternae., SRs, og især terminal cisternae, indeholder høje koncentrationer af Ca2 + ioner inde. Når et handlingspotentiale bevæger sig langs T-tubulen, åbner de nærliggende terminale cisterner deres spændingsafhængige calciumfrigivelseskanaler, så Ca2+ kan diffundere ind i sarkoplasma. Tilstrømningen af Ca2 + Øger mængden af calcium, der er tilgængeligt for at binde til troponin. Troponin bundet til Ca2 + gennemgår en konformationsændring, der resulterer i tropomyosin, der bevæger sig på actinfilamentet. Når tropomyosin bevæger sig, afdækkes myosin-bindingsstedet på actinet., Dette fortsætter, så længe overskydende Ca2+ er tilgængeligt i sarkoplasma. Når der ikke er mere fri Ca2+ til rådighed for at binde til troponin, stopper sammentrækningen. For at gendanne Ca2 + – niveauerne tilbage til en hviletilstand transporteres overskydende Ca2+ aktivt tilbage til SR. i en hviletilstand bevares Ca2+ inde i SR, hvilket holder sarkoplasmatiske Ca2+ – niveauer lave. Lave sarkoplasmatiske calciumniveauer forhindrer uønsket muskelkontraktion.,

Neurotransmittere

Acetylcholin, ofte forkortet som ACh, er en neurotransmitter, udgivet af motoriske neuroner, der binder sig til receptorer i den motoriske end-plade. Det er et ekstremt vigtigt lille molekyle i human fysiologi. På neuronsiden af den synaptiske spalte er der typisk 300.000 vesikler, der venter på at blive e .ocytoseret til enhver tid, og hver vesikel indeholder op til 10.000 molekyler acetylcholin.

ACh fremstilles ved reaktionen af Acetyl Coen .ym A (CoA) med et cholinmolekyle i neuroncellelegemet., Efter at den er pakket, transporteret og frigivet, binder den sig til acetylcholinreceptoren på den motoriske endeplade; den nedbrydes i den synaptiske spalte af en .ymet acetylcholinesterase (AChE) til acetat (og eddikesyre) og cholin. Cholin genbruges tilbage i neuronen. AChE bor i den synaptiske kløft og nedbryder ACh, så den ikke forbliver bundet til ACh-receptorer, hvilket ville afbryde normal kontrol af muskelkontraktion. I nogle tilfælde forhindrer utilstrækkelige mængder ACh normal muskelkontraktion og forårsager muskelsvaghed.,

botulinumtoksin forhindrer ach i at blive frigivet i den synaptiske kløft. Uden ACh-binding til dets receptorer ved den motoriske endeplade produceres intet handlingspotentiale, og muskelkontraktion kan ikke forekomme. Botulinumtoksin produceres af Clostridium botulinum, en bakterie, der undertiden findes i forkert konserves. Indtagelse af meget små mængder kan forårsage botulisme, hvilket kan forårsage død på grund af lammelse af knoglemuskler, inklusive dem, der kræves til vejrtrækning.

cellulær muskelkontraktion

ATP leverer energien til muskelkontraktion at finde sted., Ud over sin direkte rolle i Cross-bridge-cyklussen leverer ATP også energien til Active-transport Na+/K+ og Ca2+ pumperne. Muskelkontraktion forekommer ikke uden tilstrækkelige mængder ATP. Mængden af ATP gemt i muskler er meget lav, kun tilstrækkelig til at drive et par sekunder værd af sammentrækninger. Da det nedbrydes, skal ATP derfor regenereres og udskiftes hurtigt for at muliggøre vedvarende sammentrækning.

en ATP bevæger et myosin hoved et trin. Dette kan generere tre Picone .tons (pN) af isometrisk kraft, eller flytte 11 nanometer., Tre pN er en meget lille kraft—en menneskelig bid, der genereres af muskler, kan generere 500 billioner PN kraft. Og 11 nm er en meget lille afstand-en tomme har 25 millioner nanometer.

Der er tre mekanismer, hvormed ATP kan regenereres: kreatinphosphatmetabolisme, anaerob glykolyse og aerob respiration.

kreatinphosphat er et phosphagen, som er en forbindelse, der kan lagre energi i dets fosfatbindinger. I en hvilende muskel overfører overskydende ATP (adenosintrifosfat) sin energi til kreatin, der producerer ADP (adenosindiphosphat) og kreatinphosphat., Når musklen begynder at trække sig sammen og har brug for energi, omdannes kreatinphosphat og ADP til ATP og kreatin af en .ymet kreatinkinase. Denne reaktion forekommer meget hurtigt; således styrker phosphagen-afledt ATP de første par sekunder af muskelkontraktion. Imidlertid kan kreatinphosphat kun give cirka 15 sekunder værd af energi, hvorefter en anden energikilde skal være tilgængelig.

når den tilgængelige ATP fra kreatinphosphat er udtømt, genererer muskler ATP ved hjælp af glycolyse., Glycolyse er en anaerob proces, der nedbryder glukose (sukker) for at producere ATP; glycolyse kan dog ikke generere ATP så hurtigt som kreatinphosphat. Det sukker, der anvendes i glycolyse, kan tilvejebringes ved blodglukose eller ved metabolisering af glykogen, der opbevares i muskelen. Hvert glukosemolekyle producerer to ATP og to molekyler pyruvat, som kan anvendes i aerob respiration eller omdannes til mælkesyre.

hvis ilt er tilgængeligt, anvendes pyruvinsyre i aerob respiration., Men hvis ilt ikke er tilgængeligt, omdannes pyruvinsyre til mælkesyre, hvilket kan bidrage til muskel træthed og smerte. Dette sker under anstrengende træning, når der er behov for store mængder energi, men ilt kan ikke leveres til muskler med en hastighed, der er hurtig nok til at imødekomme hele behovet. Anaerob glykolyse kan ikke opretholdes i meget lang tid (CA.et minuts muskelaktivitet), men det er nyttigt til at lette korte udbrud af højintensitetsudgang., Glycolyse udnytter ikke glukose meget effektivt og producerer kun to ATP-molekyler pr. molekyle glucose, og biproduktet mælkesyre bidrager til muskel træthed, når den akkumuleres. Mælkesyre transporteres ud af musklen ind i blodbanen, men hvis dette ikke sker hurtigt nok, kan mælkesyre forårsage, at cellulære pH-niveauer falder, hvilket påvirker en .ymaktiviteten og forstyrrer muskelkontraktion.

aerob respiration er nedbrydning af glukose i nærvær af ilt for at producere kuldio .id, vand og ATP., Aerob respiration i mitokondrier af muskler bruger glykogen fra muskelforretninger, blodglukose, pyrodruesyre og fedtsyrer. 95 procent af ATP, der kræves til hvile eller moderat aktive muskler, tilvejebringes ved aerob respiration. Aerob respiration er meget mere effektiv end anaerob glykolyse, der producerer cirka 38 ATP-molekyler pr. Imidlertid syntetiserer aerob respiration ikke ATP så hurtigt som anaerob glykolyse, hvilket betyder, at muskeleffekten falder, men sammentrækninger med lavere effekt kan opretholdes i længere perioder.,


muskler kræver en stor mængde energi og kræver således en konstant tilførsel af ilt og næringsstoffer. Blodkar kommer ind i musklerne på overfladen, hvorefter de fordeles gennem hele muskelen. Blodkar og kapillærer findes i bindevævet, der omgiver muskelfascikler og fibre, hvilket gør det muligt at levere ilt og næringsstoffer til muskelceller og metabolisk affald, der skal fjernes. Myoglobin, som binder ilt på samme måde som hæmoglobin og giver muskel sin røde farve, findes i sarkoplasma.,Denne kombination af forskellige energikilder er vigtig for forskellige typer muskelaktivitet. Som en analogi giver en kop kaffe med masser af sukker en hurtig udbrud af energi, men ikke meget længe. Et afbalanceret måltid med komplekse kulhydrater, protein og fedt tager længere tid at påvirke os, men giver vedvarende energi.

efter de første par sekunder af træning er tilgængelig ATP brugt op. Efter de næste par minutter er cellulær glukose og glykogen udtømt. Efter de næste 30 minutter er kroppens tilførsel af glukose og glykogen udtømt., Efter den tid bruges fedtsyrer og andre energikilder til at fremstille ATP. Derfor skal vi træne i mere end 30 minutter for at tabe sig (dvs.tabe fedt). Nogle gange er tid vigtig.

Sarkomere sammentrækning

du har allerede lært om sarkomerens anatomi med dens koordinerede actin tynde filamenter og myosin tykke filamenter. For at en muskelcelle skal trække sig sammen, skal sarkomeren forkortes som reaktion på en nerveimpuls., De tykke og tynde filamenter forkortes ikke, men de glider af hinanden, hvilket får sarkomeren til at forkorte, mens filamenterne forbliver i samme længde. Denne proces er kendt som glidende filament model af muskelkontraktion. Mekanismen for sammentrækning opnås ved binding af myosin til actin, hvilket resulterer i dannelsen af tværbroer, der genererer filamentbevægelse.

når en sarkomere forkortes, forkortes nogle regioner, mens andre forbliver den samme længde. En sarkomere er defineret som afstanden mellem to på hinanden følgende discs-diske eller lines-linjer., Når en muskel trækker sig sammen, reduceres afstanden mellem discs-diske. H-zoneonen, den centrale region i A-zoneonen, indeholder kun tykke filamenter og forkortes under sammentrækning. I-båndet indeholder kun tynde filamenter og forkorter også. A-båndet forkortes ikke; det forbliver den samme længde, men et bånd af tilstødende sarkomerer bevæger sig tættere sammen under sammentrækning. Tynde filamenter trækkes af de tykke filamenter mod midten af sarkomeren, indtil Z-skiverne nærmer sig de tykke filamenter., Overlapnings zoneonen, hvor tynde filamenter og tykke filamenter optager det samme område, øges, når de tynde filamenter bevæger sig indad.

den ideelle længde af en sarkomere til at producere maksimal spænding opstår, når alle de tykke og tynde filamenter overlapper hinanden. Hvis en sarkomere strækkes forbi denne ideelle længde, er nogle af myosinhovederne i de tykke filamenter ikke i kontakt med aktinet i de tynde filamenter, og der kan dannes færre tværbroer. Dette resulterer i færre myosinhoveder, der trækker på actin, og der produceres mindre spænding., Hvis en sarkomere forkortes, reduceres overlapnings zoneonen, da de tynde filamenter når H-zoneonen, som er sammensat af myosin haler. Fordi myosinhoveder danner tværbroer, vil actin ikke binde til myosin i denne .one, hvilket igen reducerer spændingen produceret af muskelen. Hvis der opstår yderligere forkortelse af sarkomeren, begynder tynde filamenter at overlappe hinanden, hvilket yderligere reducerer tværbro dannelse og mængden af spænding produceret. Hvis muskelen blev strakt til det punkt, hvor tykke og tynde filamenter slet ikke overlapper hinanden, dannes der ingen tværbroer, og der produceres ingen spænding., Denne mængde strækning forekommer normalt ikke, da tilbehørsproteiner og bindevæv modsætter sig ekstrem strækning.

Med et stort antal relativt svage molekylære motorer kan vi lettere justere kraften for at imødekomme vores behov. Ellers ville vi regelmæssigt producere for lidt eller for meget kraft til de fleste af vores opgaver. Molekyler er også kun i stand til at generere små kræfter baseret på deres molekylære struktur.,

Neural stimulering af sammentrækning

du har allerede lært om, hvordan informationen fra en neuron i sidste ende fører til en muskelcellekontraktion.gennemgå tidligere materiale til en gennemgang af neuromuskulære kryds.

et handlingspotentiale i en motorneuron producerer en sammentrækning. Denne sammentrækning kaldes en træk. Vi tænker på “muskeltrækninger” som spasmer, som vi ikke kan kontrollere, men i fysiologi er en træk et teknisk udtryk, der beskriver et muskelrespons på stimulering., En enkelt træk producerer ikke nogen signifikant muskelkontraktion. Flere handlingspotentialer (gentagen stimulering) er nødvendige for at producere en muskelkontraktion, der kan producere arbejde.

en trækning kan vare fra et par millisekunder op til 100 millisekunder, afhængigt af muskeltypen. Spændingen produceret af en enkelt trækning kan måles ved hjælp af et myogram, der producerer en graf, der illustrerer mængden af spænding produceret over tid. Når det kombineres med et plot af elektrisk signalering, viser myogrammet tre faser, som hver træk gennemgår., Den første periode er den latente periode, hvor handlingspotentialet forplantes langs membranen, og Ca2+ ioner frigives fra det sarkoplasmatiske retikulum (SR). Ingen spænding eller sammentrækning produceres på dette tidspunkt, men betingelserne for sammentrækning etableres. Dette er den fase, hvor e .citation og sammentrækning kobles, men sammentrækning har endnu ikke fundet sted. Sammentrækningsfasen opstår efter den latente periode, hvor calcium bruges til at udløse tværbro-dannelse. Denne periode varer fra begyndelsen af sammentrækningen til punktet for spidsspænding., Den sidste fase er afslapningsfasen, når spændingen falder, når sammentrækningen stopper. Calcium pumpes ud af sarkoplasma, tilbage i SR, og cross-bro cykling stopper. Muskelen vender tilbage til en hviletilstand. Der er en meget kort ildfast periode efter afslapningsfasen (gennemgå det foregående materiale om fysiologi af et neuromuskulært kryds)

en enkelt træk producerer ikke nogen signifikant muskelaktivitet i en levende krop. Normal muskelkontraktion er mere vedvarende, og den kan ændres for at producere forskellige mængder kraft. Dette kaldes en graderet muskelrespons., Spændingen produceret i en skeletmuskulatur er en funktion af både hyppigheden af neurale stimulation og antallet af involverede motorneuroner.

den hastighed, hvormed en motorneuron leverer handlingspotentialer, påvirker sammentrækningen produceret i en muskelcelle. Hvis en muskelcelle stimuleres, mens en tidligere træk stadig forekommer, vil den anden træk ikke have den samme styrke som den første; det vil være stærkere. Denne effekt kaldes summation eller bølge summation, fordi virkningerne af successive neurale stimuli summeres eller tilføjes sammen., Dette sker, fordi den anden stimulus frigiver flere Ca2+ ioner, som bliver tilgængelige, mens muskelen stadig trækker sig sammen fra den første stimulus (den første bølge af calciumioner frigivet). Dette giver mulighed for mere tværbro dannelse og større sammentrækning. Fordi den anden stimulus skal ankomme, før den første rykning er afsluttet, bestemmer frekvensen af stimulus, om summering forekommer eller ej.,

Hvis stimuleringsfrekvensen stiger til det punkt, hvor hver successiv stimulus summer med den kraft, der genereres fra den forrige stimulus, fortsætter muskelspændingen med at stige, indtil den genererede spænding når et toppunkt. Spændingen på dette tidspunkt er omkring tre til fire gange højere end spændingen af en enkelt træk; dette kaldes ufuldstændig stivkrampe. Tetanus er defineret som kontinuerlig smeltet sammentrækning. Under ufuldstændig stivkrampe går muskelen gennem hurtige sammentrækningscykler med en kort afslapningsfase., Hvis stimulusfrekvensen er så høj, at afslapningsfasen forsvinder fuldstændigt, bliver sammentrækninger kontinuerlige i en proces kaldet komplet stivkrampe. Dette sker, når Ca2 + – koncentrationer i sarkoplasma når et punkt, hvor sammentrækninger kan fortsætte uafbrudt. Denne sammentrækning fortsætter, indtil muskeltrætningerne og ikke længere kan producere spænding.

denne type stivkrampe er ikke den samme som sygdommen med samme navn, der kendetegnes ved alvorlig vedvarende sammentrækning af skelets muskler., Sygdommen, som kan være dødelig, hvis den ikke behandles, er forårsaget af bakterien Clostridium tetani, som er til stede i de fleste miljøer. Toksinet fra bakterien påvirker, hvordan motorneuroner kommunikerer og kontrollerer muskelsammentrækninger, hvilket resulterer i muskelspasmer eller vedvarende sammentrækninger, også kendt som “lockja..”

lidt anderledes end ufuldstændig stivkrampe er fænomenet treppe., Treppe (fra den tyske betegnelse for skridt, med henvisning til trinvise stigninger i sammentrækning) er en tilstand, hvor gentagne stimuli producere en større mængde af spænding, selv om spændingen går tilbage til hviletilstand mellem stimuli (i stivkrampe, spænding, ikke falde til hvile tilstand mellem stimuli). Treppe ligner stivkrampe, idet den første træk frigiver calcium i sarkoplasma, hvoraf nogle ikke vil blive taget op igen før den næste sammentrækning., Hver stimulus frigiver bagefter mere calcium, men der er stadig noget calcium til stede i sarkoplasma fra den tidligere stimulus. Denne ekstra calcium tillader mere Cross-bro dannelse og større sammentrækning med hver yderligere stimulus op til det punkt, hvor tilsat calcium ikke kan udnyttes. På dette tidspunkt vil successive stimuli producere en ensartet mængde spænding.

styrken af sammentrækninger styres ikke kun af hyppigheden af stimuli, men også af antallet af motorenheder involveret i en sammentrækning., En motorenhed defineres som en enkelt motorneuron og de tilsvarende muskelfibre, den kontrollerer. Forøgelse af frekvensen af neural stimulering kan øge spændingen produceret af en enkelt motorenhed, men dette kan kun producere en begrænset mængde spænding i en skeletmuskulatur. For at producere mere spænding i en hel skeletmuskulatur skal antallet af motoriske enheder, der er involveret i sammentrækning, øges. Denne proces kaldes rekruttering.

størrelsen af motorenheder varierer med muskelstørrelserne. Små muskler indeholder mindre motorenheder og er mest nyttige til fine motorbevægelser., Større muskler har en tendens til at have større motorenheder, fordi de generelt ikke er involveret i fin kontrol. Selv inden for en muskel varierer motorenheder i størrelse. Generelt, når en muskel kontrakter, små motoriske enheder vil være de første rekrutteret i en muskel, med større motoriske enheder tilføjet som mere kraft er nødvendig.

alle motorenheder i en muskel kan være aktive samtidigt, hvilket giver en meget kraftig sammentrækning. Dette kan ikke vare meget længe på grund af energibehovet ved muskelkontraktion., For at forhindre fuldstændig muskel træthed er typisk motoriske enheder i en given muskel ikke alle samtidigt aktive, men i stedet hviler nogle motorenheder, mens andre er aktive, hvilket giver mulighed for længere muskelsammentrækninger af muskelen som helhed.

handlingspotentialerne produceret af pacemakerceller i hjertemuskulaturen er længere end dem, der produceres af motoriske neuroner, der stimulerer skeletmuskelkontraktion. Således er hjertesammentrækninger cirka ti gange længere end skeletmuskelkontraktioner., På grund af lange ildfaste perioder kan Nyt handlingspotentiale ikke nå en hjertemuskelcelle, før den er gået ind i afslapningsfasen, hvilket betyder, at de vedvarende sammentrækninger af stivkrampe er umulige. Hvis stivkrampe skulle forekomme, ville hjertet ikke slå regelmæssigt og afbryde blodstrømmen gennem kroppen.

skeletmuskulatur Væv og Fiber Typer

muskelsammentrækninger er blandt de største energiforbrugende processer i kroppen, hvilket ikke er overraskende i betragtning af det arbejde, musklerne hele tiden gøre., Skeletmuskler bevæger kroppen på åbenlyse måder, såsom at gå og på mindre mærkbare måder, såsom at lette åndedræt. Strukturen af muskelceller på mikroskopisk niveau giver dem mulighed for at omdanne den kemiske energi, der findes i ATP, til den mekaniske bevægelsesenergi. Proteinerne actin og myosin spiller store roller i produktionen af denne bevægelse.

Skeletmuskelanatomi

Husk alle strukturer i den smeltede skeletmuskelcelle. Hvis du har brug for det, skal du gennemgå organeller og strukturer, der er specifikke for skeletmuskelcellerne.,

strukturer analoge med andre celleorganeller:

  • Sarcolemma—membranen af den smeltede skeletfiber.
  • Sarcoplasma-cytoplasmaet af den smeltede skeletfiber.
  • Sarkoplasmatisk retikulum-det endoplasmatiske retikulum af den smeltede skeletfiber.

specialiserede strukturer i muskelceller:

  • tværgående tubuli (t—tubuli) – sarcolemma-rør fyldt med ekstracellulær væske, der koordinerer ledning i store muskelceller.
  • Terminal cisternae-forstørrede sarkoplasmatiske retikulumstrukturer opbevarer calcium og omgiver t-tubuli.,Triad-et T-rør og to terminale cisterner.

Skeletal Muscle Fiber Typer

Der er tre vigtigste typer af muskel-fibre (celler): langsom oxidative (SÅ), der først og fremmest bruger aerob respiration; hurtigt oxidative (FO), som er en mellemting mellem langsom oxidative og hurtig glycolytic fibre og hurtig glycolytic (FG), der først og fremmest bruger anaerob glykolyse. Fibre er defineret som langsom eller hurtig baseret på hvor hurtigt de kontrakt. Sammentrækningshastigheden afhænger af, hvor hurtigt atpasen af myosin kan hydrolysere ATP for at producere tværbro handling., Hurtige fibre hydrolyserer ATP cirka dobbelt så hurtigt som langsomme fibre, hvilket resulterer i hurtigere Cross-bridge cykling. Den anvendte primære metaboliske vej bestemmer, om en fiber er O .idativ eller glycolytisk. Hvis en fiber primært producerer ATP gennem aerobe veje, er den o .idativ. Glycolytiske fibre skaber primært ATP gennem anaerob glykolyse.,da SO-fibre fungerer i lange perioder uden træthed, bruges de til at opretholde kropsholdning, producere isometriske sammentrækninger, der er nyttige til stabilisering af knogler og led, og lave små bevægelser, der sker ofte, men ikke kræver store mængder energi. De producerer ikke høj spænding, så de bruges ikke til kraftige, hurtige bevægelser, der kræver store mængder energi og hurtig Cross-bridge cykling.fo-fibre kaldes undertiden mellemfibre, fordi de har egenskaber, der er mellemliggende mellem hurtige fibre og langsomme fibre., De producerer ATP relativt hurtigt, hurtigere end så fibre, og kan således producere relativt store mængder spænding. De er O .idative, fordi de producerer ATP aerobt, besidder et stort antal mitokondrier og ikke træthed hurtigt. FO fibre har ikke signifikant myoglobin, hvilket giver dem en lysere farve end de røde så fibre. FO-fibre bruges primært til bevægelser, såsom gåture, der kræver mere energi end postural kontrol, men mindre energi end en eksplosiv bevægelse, såsom Sprint., FO-fibre er nyttige til denne type bevægelse, fordi de producerer mere spænding end så fibre, og de er mere træthedsresistente end FG-fibre.

FG-fibre bruger primært anaerob glykolyse som deres ATP-kilde. De har en stor diameter og besidder store mængder glykogen, som anvendes i glykolyse til at generere ATP hurtigt; således producerer de høje niveauer af spænding. Fordi de ikke primært bruger aerob metabolisme, besidder de ikke et betydeligt antal mitokondrier eller store mængder myoglobin og har derfor en hvid farve., FG-fibre bruges til at producere hurtige, kraftfulde sammentrækninger for at gøre hurtige, kraftige bevægelser. Imidlertid træthed disse fibre hurtigt, hvilket tillader dem kun at blive brugt i korte perioder.

de fleste muskler (organer) besidder en blanding af hver fiber (celle) type. Den dominerende fibertype i en muskel bestemmes af muskelens primære funktion. Store muskler, der bruges til kraftige bevægelser, indeholder mere hurtige fibre end langsomme fibre. Som sådan har forskellige muskler forskellige hastigheder og forskellige evner til at opretholde sammentrækning over tid., Andelen af disse forskellige slags muskelfibre vil variere blandt forskellige mennesker og kan ændre sig inden for en person med konditionering.