neuromuskulära korsningar

sammandragning av skelettmuskelceller sker efter frisättning av kalciumjoner från interna butiker, som initieras av en neural signal. Varje skelettmuskelfiber styrs av en motorneuron, som leder signaler från hjärnan eller ryggmärgen till muskeln.,

följande lista presenterar en översikt över sekvensen av händelser som är involverade i sammandragningscykeln av skelettmuskulaturen:

  1. åtgärdspotentialen färdas ner neuron till presynaptic axon terminal.
  2. spänningsberoende kalciumkanaler öppna och Ca2+ joner strömmar från den extracellulära vätskan till den presynaptiska neuronens cytosol.
  3. tillströmningen av Ca2+ orsakar neurotransmittor (acetylkolin)-innehållande vesiklar att docka och smälta till det presynaptiska neurons cellmembran.,
  4. vesikelmembranfusion med nervcellsmembranet resulterar i tömning av neurotransmittorn i den synaptiska klyftan; denna process kallas exocytos.
  5. acetylkolin diffunderar in i den synaptiska klyftan och binder till nikotinacetylkolinreceptorerna i motorändplattan.
  6. nikotinacetylkolinreceptorerna är ligandgaterade katjonkanaler och öppna när de binds till acetylkolin.
  7. receptorerna öppnas, vilket gör att natriumjoner kan strömma in i muskels cytosol.,
  8. den elektrokemiska gradienten över muskelplasmamembranet orsakar en lokal depolarisering av motorändplattan.
  9. receptorerna öppnas, så att natriumjoner kan strömma in och kaliumjoner att strömma ut ur muskeln cytosol.
  10. den elektrokemiska gradienten över muskelplasmamembranet (mer natrium rör sig in än kalium ut) orsakar en lokal depolarisering av motorändplattan.
  11. denna depolarisering initierar en aktionspotential på muskelfibercellmembranet (sarcolemma) som färdas över muskelfiberns yta.,
  12. aktionspotentialerna färdas från ytan av muskelcellen längs membranet av T-tubuler som tränger in i cellens cytosol.
  13. aktionspotentialer längs t-tubulerna orsakar spänningsberoende kalciumutsläppskanaler i sarkoplasmatisk retikulum för att öppna och släppa Ca2 + – joner från deras lagringsplats i cisternerna.
  14. Ca2+ joner diffunderar genom cytoplasman där de binder till troponin, vilket i slutändan tillåter myosin att interagera med aktin i sarcomere; denna sekvens av händelser kallas excitation-kontraktionskoppling.,
  15. så länge som ATP och några andra näringsämnen är tillgängliga uppstår de mekaniska händelserna av sammandragning.
  16. under tiden, tillbaka vid den neuromuskulära korsningen, acetylkolin har flyttat bort av acetylkolinreceptorn och bryts ned av enzymet acetylkolinesteras (i kolin och acetat grupper), orsakar uppsägning av signalen.
  17. Kolin återvinns tillbaka till den presynaptiska terminalen, där den används för att syntetisera nya acetylkolinmolekyler.,

anatomi och fysiologi av den neuromuskulära korsningen

anatomi

vi stimulerar skelettmuskelkontraktion frivilligt. Elektriska signaler från hjärnan genom ryggmärgen färdas genom axonen av motorneuron. Axonen grenar sedan genom muskeln och ansluter till de enskilda muskelfibrerna vid den neuromuskulära korsningen., Den vikta sarkolemmen hos muskelfibrerna som interagerar med neuron kallas motorändplattan; det vikta sarkolemmet ökar ytans kontakt med receptorer. Ändarna på axonens grenar kallas de synaptiska terminalerna och kontaktar inte faktiskt motorändplattan. En synaptisk klyfta skiljer den synaptiska terminalen från motorändplattan, men endast med några nanometer.

kommunikation sker mellan en neuron och en muskelfiber genom neurotransmittorer., Neural excitation orsakar frisättning av neurotransmittorer från den synaptiska terminalen till den synaptiska klyftan, där de sedan kan binda till lämpliga receptorer på motorändplattan. Motor ändplattan har veck i sarcolemma, som kallas junctional veck, som skapar en stor yta för signalsubstansen att binda till receptorer. I allmänhet finns det många veck och invaginationer som ökar ytarean inklusive junctional veck på motor endplate och t-tubuli i hela cellerna.,

fysiologi

signalsubstansen acetylkolin frigörs när en aktionspotential färdas ner axonen av motorneuron, vilket resulterar i förändrad permeabilitet av den synaptiska terminalen och en tillströmning av kalcium i neuron. Kalciuminflödet utlöser synaptiska vesiklar, som förpackar neurotransmittorer, för att binda till det presynaptiska membranet och för att frigöra acetylkolin i den synaptiska klyftan genom exocytos.

granska avsnittet i denna kurs om membran om du behöver en uppfriskning.,

balansen mellan joner inuti och utanför ett vilomembran skapar en elektrisk potentiell skillnad över membranet. Detta innebär att insidan av sarcolemma har en övergripande negativ laddning i förhållande till utsidan av membranet, som har en övergripande positiv laddning, vilket gör att membranet polariseras. När frigörs från den synaptiska terminalen, diffunderar acetylkolin över den synaptiska klyftan till den motoriska ändplattan, där den binder till acetylkolinreceptorer, främst nikotinacetylkolinreceptorer., Denna bindning orsakar aktivering av jonkanaler i motorns ändplatta, vilket ökar jonernas permeabilitet via aktivering av jonkanaler: natriumjoner strömmar in i muskeln och kaliumjoner strömmar ut. Både natrium-och kaliumjoner bidrar till spänningsskillnaden medan jonkanaler styr deras rörelse in i och ut ur cellen. Som en signalsubstans binder, dessa jonkanaler öppna, och Na+ joner in i membranet. Detta minskar spänningsskillnaden mellan insidan och utsidan av cellen, som kallas depolarisering., Eftersom acetylkolin binder vid motorändplattan kallas denna depolarisering en ändplattpotential. Det sprider sig sedan längs sarcolemma, vilket skapar en aktionspotential som spänningsberoende (spänningsgated) natriumkanaler intill den ursprungliga depolariseringsstället Öppet. Åtgärdspotentialen rör sig över hela cellmembranet, vilket skapar en våg av depolarisering.

efter depolarisering måste membranet återföras till viloläge. Detta kallas repolarisering, under vilken natriumkanaler stänger och kaliumkanaler öppnas., Eftersom positiva kaliumjoner (K+) rör sig från det intracellulära utrymmet till det extracellulära utrymmet, tillåter detta att insidan av cellen igen blir negativt laddad i förhållande till utsidan. Under repolarisering, och under en tid efter, går cellen in i en eldfast period, under vilken membranet inte kan depolariseras igen. Detta beror på att för att ha en annan åtgärdspotential måste natriumkanaler återgå till viloläge, vilket kräver ett mellanliggande steg med fördröjning.,

spridning av en aktionspotential och depolarisering av sarcolemma innefattar exciteringsdelen av excitationskontraktionskoppling, anslutningen av elektrisk aktivitet och mekanisk sammandragning. De strukturer som är ansvariga för att koppla denna excitation till sammandragning är t-tubulerna och sarkoplasmatisk retikulum (SR). T-tubulerna är förlängningar av sarcolemma och bär sålunda aktionspotentialen längs deras yta och leder depolarisationsvågen in i cellens inre. T tubuli bildar triader med ändarna av två SR kallas terminal cisternae., SRs, och särskilt terminala cisterner, innehåller höga koncentrationer av Ca2 + joner inuti. Som en åtgärdspotential färdas längs t-tubulen öppnar de närliggande terminala cisternerna sina spänningsberoende kalciumfrisättningskanaler, vilket gör att Ca2+ kan diffundera in i sarkoplasmen. Tillströmningen av Ca2 + Ökar mängden kalcium tillgängligt för att binda till troponin. Troponin bunden till Ca2 + genomgår en konformationell förändring som resulterar i att tropomyosin rör sig på aktinfilamentet. När tropomyosin rör sig, avslöjas myosinbindningsplatsen på aktin., Detta fortsätter så länge som överskott Ca2 + är tillgängligt i sarkoplasmen. När det inte finns mer fri Ca2+ tillgänglig för att binda till troponin, kommer sammandragningen att sluta. För att återställa Ca2 + – nivåerna tillbaka till viloläge transporteras överskottet Ca2+ aktivt tillbaka till SR. i viloläge behålls Ca2 + inuti SR, vilket håller sarkoplasmiska Ca2 + – nivåer låga. Låga sarkoplasmiska kalciumnivåer förhindrar oönskade muskelkontraktioner.,

signalsubstanser

acetylkolin, ofta förkortat som ACh, är en signalsubstans som frigörs av motoriska neuroner som binder till receptorer i motorns ändplatta. Det är en extremt viktig liten molekyl i mänsklig fysiologi. På neuron sidan av den synaptiska klyftan finns det vanligtvis 300 000 vesiklar som väntar på att exocytoseras när som helst och varje vesikel innehåller upp till 10 000 molekyler acetylkolin.

ACh produceras genom reaktionen av acetylkoenzym A (CoA) med en kolinmolekyl i neuroncellkroppen., Efter att den är förpackad, transporteras och frigörs, binder den till acetylkolinreceptorn på motorändplattan; den bryts ned i den synaptiska klyftan av enzymet acetylkolinesteras (AChE) till acetat (och ättiksyra) och kolin. Kolin återvinns tillbaka till neuron. AChE är bosatt i den synaptiska klyftan, bryter ner ACh så att den inte förblir bunden till ACh-receptorer, vilket skulle avbryta normal kontroll av muskelkontraktion. I vissa fall förhindrar otillräckliga mängder ACh normal muskelkontraktion och orsakar muskelsvaghet.,

botulinumtoxin förhindrar att ACh släpps ut i den synaptiska klyftan. Med ingen ACh-bindning till dess receptorer vid motorändplattan produceras ingen aktionspotential och muskelkontraktion kan inte uppstå. Botulinumtoxin produceras av Clostridium botulinum, en bakterie som ibland finns i felaktigt konserverade livsmedel. Intag av mycket små mängder kan orsaka botulism, vilket kan orsaka dödsfall på grund av förlamning av skelettmuskler, inklusive de som krävs för andning.

cellulär muskelkontraktion

ATP levererar energin för muskelkontraktion att äga rum., Förutom sin direkta roll i tvärbrocykeln ger ATP också energi för aktiva transport Na+/K+ och Ca2+ pumpar. Muskelkontraktion sker inte utan tillräckliga mängder ATP. Mängden ATP som lagras i muskeln är mycket låg, endast tillräcklig för att driva några sekunder värda sammandragningar. Eftersom det bryts ner måste ATP därför regenereras och bytas ut snabbt för att möjliggöra långvarig sammandragning.

en ATP flyttar ett myosinhuvud ett steg. Detta kan generera tre pikonewtons (pN) av isometrisk kraft, eller flytta 11 nanometer., Tre pN är en mycket liten kraft-en mänsklig bit, som genereras av muskler, kan generera 500 biljoner pN av kraft. Och 11 nm är ett mycket litet avstånd-en tum har 25 miljoner nanometer.

det finns tre mekanismer genom vilka ATP kan regenereras: kreatinfosfatmetabolism, anaerob glykolys och aerob andning.

kreatinfosfat är en fosfagen, som är en förening som kan lagra energi i sina fosfatbindningar. I en vilande muskel överför överskott av ATP (adenosintrifosfat) sin energi till kreatin, vilket producerar ADP (adenosindifosfat) och kreatinfosfat., När muskeln börjar kontrahera och behöver energi omvandlas kreatinfosfat och ADP till ATP och kreatin av enzymet kreatinkinas. Denna reaktion sker mycket snabbt; således Driver fosfagen-härledd ATP de första sekunderna av muskelkontraktion. Kreatinfosfat kan dock bara ge cirka 15 sekunder energi, vid vilken tidpunkt en annan energikälla måste vara tillgänglig.

Efter att den tillgängliga ATP från kreatinfosfat är utarmad, genererar musklerna ATP med glykolys., Glykolys är en anaerob process som bryter ner glukos (socker) för att producera ATP; glykolys kan dock inte generera ATP så snabbt som kreatinfosfat. Sockret som används i glykolys kan tillhandahållas av blodglukos eller genom att metabolisera glykogen som lagras i muskeln. Varje glukosmolekyl producerar två ATP och två molekyler pyruvat, som kan användas vid aerob andning eller omvandlas till mjölksyra.

om syre är tillgängligt används pyruvsyra vid aerob andning., Om syre inte är tillgängligt omvandlas pyruvsyra till mjölksyra, vilket kan bidra till muskeltrötthet och smärta. Detta sker under ansträngande träning när höga mängder energi behövs men syre kan inte levereras till muskler i en takt som är tillräckligt snabb för att möta hela behovet. Anaerob glykolys kan inte upprätthållas under mycket lång tid (ungefär en minut av muskelaktivitet), men det är användbart för att underlätta korta utbrott av högintensiv produktion., Glykolys använder inte glukos mycket effektivt, producerar endast två ATP-molekyler per glukosmolekyl, och biprodukten mjölksyra bidrar till muskeltrötthet när den ackumuleras. Mjölksyra transporteras ut ur muskeln in i blodomloppet, men om detta inte händer tillräckligt snabbt kan mjölksyra orsaka att cellulära pH-nivåer faller, vilket påverkar enzymaktiviteten och stör muskelkontraktion.

aerob andning är nedbrytningen av glukos i närvaro av syre för att producera koldioxid, vatten och ATP., Aerob andning i mitokondrier av muskler använder glykogen från muskelbutiker, blodsocker, pyruvsyra och fettsyror. Cirka 95 procent av ATP som krävs för vila eller måttligt aktiva muskler tillhandahålls av aerob andning. Aerob andning är mycket effektivare än anaerob glykolys, som producerar cirka 38 ATP-molekyler per glukosmolekyl. Aerob andning syntetiserar emellertid inte ATP så snabbt som anaerob glykolys, vilket innebär att musklernas uteffekt minskar, men lägre effektkontraktioner kan upprätthållas under längre perioder.,


muskler kräver en stor mängd energi och kräver därmed en konstant tillförsel av syre och näringsämnen. Blodkärl går in i muskeln vid dess yta, varefter de fördelas genom hela muskeln. Blodkärl och kapillärer finns i bindväven som omger muskelfasciklar och fibrer, vilket gör att syre och näringsämnen kan levereras till muskelceller och metaboliskt avfall som ska avlägsnas. Myoglobin, som binder syre på samma sätt som hemoglobin och ger muskeln sin röda färg, Finns i sarkoplasmen.,Denna kombination av olika energikällor är viktig för olika typer av muskelaktivitet. Som en analogi ger en kopp kaffe med mycket socker en snabb explosion av energi men inte för mycket lång. En balanserad måltid med komplexa kolhydrater, protein och fetter tar längre tid att påverka oss, men ger hållbar energi.

efter de första sekunderna av träning används tillgänglig ATP upp. Efter de närmaste minuterna är cellulär glukos och glykogen utarmad. Efter de närmaste 30 minuterna är kroppens tillförsel av glukos och glykogen utarmad., Efter den tiden används fettsyror och andra energikällor för att göra ATP. Det är därför vi borde träna i mer än 30 minuter för att gå ner i vikt (dvs förlora fett). Ibland är tiden viktig.

sarcomere Contraction

Du har redan lärt dig om sarcomere anatomi,med dess samordnade aktin tunna filament och myosin tjocka filament. För att en muskelcell ska komma i kontakt måste sarcomere förkortas som svar på en nervimpuls., De tjocka och tunna filamenten förkortar inte, men de glider av varandra, vilket gör att sarcomere förkortas medan filamenten förblir lika långa. Denna process är känd som glidfilamentmodellen av muskelkontraktion. Mekanismen för sammandragning uppnås genom bindningen av myosin till aktin, vilket resulterar i bildandet av tvärbroar som genererar filamentrörelse.

När en sarcomere förkortas förkortas vissa regioner medan andra förblir lika långa. En sarcomere definieras som avståndet mellan två på varandra följande Z-skivor eller Z linjer., När en muskel kontraherar reduceras avståndet mellan z-skivorna. H-zonen, den centrala regionen i A-zonen, innehåller endast tjocka filament och förkortar under sammandragning. I bandet innehåller endast tunna trådar och förkortar också. A-bandet förkortar inte; det förblir samma längd, men ett band av intilliggande sarcomeres rör sig närmare varandra under sammandragning. Tunna trådar dras av de tjocka filamenten mot mitten av sarcomere tills Z-skivorna närmar sig de tjocka filamenten., Överlappningszonen, där tunna filament och tjocka filament upptar samma område, ökar när de tunna filamenten rör sig inåt.

den ideala längden på en sarcomere för att producera maximal spänning uppstår när alla tjocka och tunna trådar överlappar varandra. Om en sarcomere sträcker sig förbi denna idealiska längd, är några av myosinhuvudena i de tjocka filamenten inte i kontakt med aktin i de tunna filamenten, och färre korsbryggor kan bildas. Detta resulterar i färre myosinhuvuden som drar på aktin, och mindre spänning produceras., Om en sarcomere förkortas reduceras överlappningszonen när de tunna filamenten når h-zonen, som består av myosinsvansar. Eftersom myosinhuvuden bildar tvärbroar, kommer aktin inte att binda till myosin i denna zon, vilket återigen minskar spänningen som produceras av muskeln. Om ytterligare förkortning av sarcomere inträffar börjar tunna filament överlappa varandra, vilket ytterligare minskar tvärbrobildningen och mängden spänning som produceras. Om muskeln sträcktes till den punkt där tjocka och tunna filament inte överlappar alls bildas inga tvärbroar och ingen spänning produceras., Denna mängd sträckning uppträder vanligtvis inte, eftersom tillbehörsproteiner och bindväv motsätter sig extrem sträckning.

med ett stort antal relativt svaga molekylmotorer kan vi lättare justera kraften för att möta våra behov. Annars skulle vi regelbundet producera för lite eller för mycket kraft för de flesta av våra uppgifter. Molekyler kan också bara generera små krafter baserat på deras molekylära struktur.,

Neural stimulering av sammandragning

Du har redan lärt dig hur informationen från en neuron i slutändan leder till en muskelcellkontraktion.

återbesök tidigare material för en översyn av neuromuskulära korsningar.

en åtgärdspotential i en motorneuron ger en sammandragning. Denna sammandragning kallas en ryckning. Vi tänker på ”muskelryckningar” som spasmer som vi inte kan kontrollera, men i fysiologi är en ryckning en teknisk term som beskriver ett muskelsvar på stimulering., En enda ryckning ger ingen signifikant muskelkontraktion. Flera aktionspotentialer (upprepad stimulering) behövs för att producera en muskelkontraktion som kan producera arbete.

en ryckning kan variera från några millisekunder upp till 100 millisekunder, beroende på muskeltypen. Spänningen som produceras av en enda ryckning kan mätas med ett myogram, vilket ger en graf som illustrerar den mängd spänning som produceras över tiden. I kombination med en plot av elektrisk signalering visar myogrammet tre faser som varje ryckning genomgår., Den första perioden är den latenta perioden, under vilken aktionspotentialen sprids längs membranet och Ca2 + joner frigörs från sarkoplasmatisk retikulum (SR). Ingen spänning eller sammandragning produceras vid denna tidpunkt, men villkoren för sammandragning etableras. Detta är den fas under vilken excitation och sammandragning kopplas men sammandragning har ännu inte inträffat. Kontraktionsfasen inträffar efter den latenta perioden när kalcium används för att utlösa tvärbrobildning. Denna period varar från början av sammandragning till toppspänningspunkten., Den sista fasen är avslappningsfasen, när spänningen minskar när sammandragningen stannar. Kalcium pumpas ut ur sarkoplasmen, tillbaka in i SR,och tvärbrocykeln stannar. Muskeln återgår till viloläge. Det finns en mycket kort eldfast period efter avslappningsfasen (granska det tidigare materialet om fysiologin hos en neuromuskulär korsning)

en enda ryckning ger ingen signifikant muskelaktivitet i en levande kropp. Normal muskelkontraktion är mer hållbar, och den kan modifieras för att producera varierande mängder kraft. Detta kallas ett graderat muskelsvar., Spänningen som produceras i en skelettmuskel är en funktion av både frekvensen av neural stimulering och antalet motorneuroner som är involverade.

den hastighet med vilken en motorneuron levererar aktionspotentialer påverkar sammandragningen som produceras i en muskelcell. Om en muskelcell stimuleras medan en tidigare ryckning fortfarande uppstår, kommer den andra ryckningen inte att ha samma styrka som den första; den blir starkare. Denna effekt kallas summering eller våg summering, eftersom effekterna av successiva neurala stimuli summeras eller läggs ihop., Detta beror på att den andra stimulansen frigör mer Ca2 + joner, som blir tillgängliga medan muskeln fortfarande kontraherar från den första stimulansen (den första vågen av kalciumjoner frigörs). Detta möjliggör mer tvärbrobildning och större sammandragning. Eftersom den andra stimulansen måste komma fram innan den första ryckningen har slutförts bestämmer stimulansfrekvensen om summering sker eller inte.,

om stimuleringsfrekvensen ökar till den punkt där varje successiv stimulans summerar med kraften som genereras från föregående stimulans fortsätter muskelspänningen att stiga tills den spänning som genereras når en toppunkt. Spänningen vid denna tidpunkt är ungefär tre till fyra gånger högre än spänningen hos en enda ryckning; detta kallas ofullständig tetanus. Tetanus definieras som kontinuerlig smält sammandragning. Under ofullständig stelkramp går muskeln genom snabba cykler av sammandragning med en kort avslappningsfas., Om stimulansfrekvensen är så hög att avslappningsfasen försvinner helt, blir sammandragningar kontinuerliga i en process som kallas fullständig tetanus. Detta inträffar när Ca2 + koncentrationer i sarkoplasmen når en punkt där sammandragningar kan fortsätta oavbrutna. Denna sammandragning fortsätter tills muskeln tröttnar och kan inte längre producera spänning.

denna typ av stelkramp är inte densamma som sjukdomen med samma namn som kännetecknas av svår ihållande sammandragning av skelettmuskulaturen., Sjukdomen, som kan vara dödlig om den lämnas obehandlad, orsakas av bakterien Clostridium tetani, som är närvarande i de flesta miljöer. Toxinet från bakterien påverkar hur motoriska neuroner kommunicerar och kontrollerar muskelkontraktioner, vilket resulterar i muskelspasmer eller ihållande sammandragningar, även känd som ”lockjaw.”

något annorlunda än ofullständig stelkramp är fenomenet treppe., Treppe (från den tyska termen för steg, med hänvisning till stegvisa ökningar i sammandragning) är ett tillstånd där successiva stimuli producerar en större mängd spänning, även om spänningen går tillbaka till vilotillståndet mellan stimuli (i stelkramp minskar spänningen inte till vilotillståndet mellan stimuli). Treppe liknar tetanus genom att den första Twitchen släpper ut kalcium i sarkoplasmen, varav några inte kommer att tas tillbaka före nästa sammandragning., Varje stimulans efteråt släpper ut mer kalcium, men det finns fortfarande lite kalcium närvarande i sarkoplasmen från föregående stimulans. Denna extra kalcium tillåter mer tvärbrobildning och större sammandragning med varje ytterligare stimulans fram till den punkt där tillsatt kalcium inte kan utnyttjas. Vid denna tidpunkt kommer successiva stimuli att producera en likformig mängd spänning.

styrkan av sammandragningar styrs inte bara av stimuli utan också av antalet motorenheter som är involverade i en sammandragning., En motorenhet definieras som en enda motorneuron och motsvarande muskelfibrer som den kontrollerar. Att öka frekvensen av neural stimulering kan öka spänningen som produceras av en enda motorenhet, men detta kan bara producera en begränsad mängd spänning i en skelettmuskel. För att producera mer spänning i en hel skelettmuskel måste antalet motorenheter som är involverade i sammandragning ökas. Denna process kallas rekrytering.

storleken på motorenheterna varierar med storleken på muskeln. Små muskler innehåller mindre motorenheter och är mest användbara för fina motorrörelser., Större muskler tenderar att ha större motorenheter eftersom de i allmänhet inte är involverade i fin kontroll. Även inom en muskel varierar motorenheterna i storlek. Generellt, när en muskel kontrakt, små motorenheter kommer att vara de första som rekryteras i en muskel, med större motorenheter läggs som mer kraft behövs.

alla motorenheter i en muskel kan vara aktiva samtidigt, vilket ger en mycket kraftfull sammandragning. Detta kan inte vara mycket länge på grund av energikraven för muskelkontraktion., För att förhindra fullständig muskeltrötthet är vanligtvis motorenheter i en given muskel inte alla samtidigt aktiva, men istället vilar vissa motorenheter, medan andra är aktiva, vilket möjliggör längre muskelkontraktioner av muskeln som helhet.

aktionspotentialerna som produceras av pacemakerceller i hjärtmuskeln är längre än de som produceras av motoriska neuroner som stimulerar skelettmuskelkontraktion. Således är hjärtkollisioner ungefär tio gånger längre än skelettmuskelkontraktioner., På grund av långa eldfasta perioder kan Ny aktionspotential inte nå en hjärtmuskelcell innan den har gått in i avslappningsfasen, vilket innebär att de långvariga sammandragningarna av tetanus är omöjliga. Om stelkramp skulle inträffa, skulle hjärtat inte slå regelbundet och avbryta blodflödet genom kroppen.

skelettmuskelvävnad och fibertyper

muskelkontraktioner är bland de största energikrävande processerna i kroppen, vilket inte är förvånande med tanke på det arbete som musklerna ständigt gör., Skelettmuskler flyttar kroppen på uppenbara sätt som att gå och på mindre märkbara sätt som att underlätta andning. Strukturen hos muskelceller på mikroskopisk nivå gör det möjligt för dem att omvandla den kemiska energin som finns i ATP till rörelsens mekaniska energi. Proteinerna aktin och myosin spelar stora roller för att producera denna rörelse.

Skelettmuskelanatomi

återkalla alla strukturer i den smälta skelettmuskelcellen. Om du behöver, granska organeller och strukturer som är specifika för skelettmuskelcellerna.,

strukturer som är analoga med andra cellorganeller:

  • Sarcolemma-membranet i den smälta skelettfibern.
  • sarkoplasma—cytoplasman hos den smälta skelettfibern.
  • Sarkoplasmatisk retikulum—endoplasmatisk retikulum av den smälta skelettfibern.

specialiserade strukturer i muskelceller:

  • tvärgående tubuler (t tubuler)—sarcolemma rör fyllda med extracellulär vätska som koordinerar ledning i stora muskelceller.
  • Terminal cisternae—förstorade sarkoplasmatiska retikulum strukturer lagra kalcium och surround t tubuli.,
  • Triad—en T tubule och två terminal cisternae.

Skelettmuskelfibertyper

det finns tre huvudtyper av skelettmuskelfibrer (celler): långsam oxidativ (SO), som huvudsakligen använder aerob andning; snabb oxidativ (FO), som är en mellanliggande mellan långsamma oxidativa och snabba glykolytiska fibrer; och snabb glykolytisk (FG), som främst använder anaerob glykolys. Fibrer definieras som långsam eller snabb baserat på hur snabbt de kontrakt. Kontraktionshastigheten är beroende av hur snabbt ATPas av myosin kan hydrolyse ATP för att producera cross-bridge-åtgärder., Snabba fibrer hydrolyse ATP ungefär dubbelt så snabbt som långsamma fibrer, vilket resulterar i snabbare Cross-bridge cykling. Den primära metaboliska vägen som används bestämmer om en fiber är oxidativ eller glykolytisk. Om en fiber i första hand producerar ATP genom aeroba vägar är det oxidativt. Glykolytiska fibrer skapar primärt ATP genom anaerob glykolys.,

eftersom så fibrer fungerar under långa perioder utan trötthet, används de för att upprätthålla hållning, producera isometriska sammandragningar som är användbara för att stabilisera ben och leder och göra små rörelser som händer ofta men inte kräver stora mängder energi. De producerar inte hög spänning, så de används inte för kraftfulla, snabba rörelser som kräver höga mängder energi och snabb tvärbroscykling.

fo-fibrer kallas ibland mellanliggande fibrer eftersom de har egenskaper som är mellanliggande mellan snabba fibrer och långsamma fibrer., De producerar ATP relativt snabbt, snabbare än så fibrer, och därmed kan producera relativt höga mängder spänning. De är oxidativa eftersom de producerar ATP aerobt, har ett stort antal mitokondrier och tröttnar inte snabbt. Fo-fibrer har inte signifikant myoglobin, vilket ger dem en ljusare färg än de röda så fibrerna. Fo-fibrer används främst för rörelser, såsom promenader, som kräver mer energi än postural kontroll men mindre energi än en explosiv rörelse som sprinting., Fo-fibrer är användbara för denna typ av rörelse eftersom de producerar mer spänning än så fibrer och de är mer utmattningsbeständiga än FG-fibrer.

FG-fibrer använder primärt anaerob glykolys som deras ATP-källa. De har en stor diameter och har höga mängder glykogen, som används i glykolys för att generera ATP snabbt; således producerar de höga spänningsnivåer. Eftersom de inte i första hand använder aerob metabolism, har de inte betydande antal mitokondrier eller stora mängder myoglobin och har därför en vit färg., FG-fibrer används för att producera snabba, kraftfulla sammandragningar för att göra snabba, kraftfulla rörelser. Men dessa fibrer trötthet snabbt, tillåter dem att endast användas under korta perioder.

de flesta muskler (organ) har en blandning av varje fiber (cell) typ. Den övervägande fibertypen i en muskel bestäms av muskels primära funktion. Stora muskler som används för kraftfulla rörelser innehåller mer snabba fibrer än långsamma fibrer. Som sådan har olika muskler olika hastigheter och olika förmågor för att upprätthålla sammandragning över tiden., Andelen av dessa olika typer av muskelfibrer kommer att variera mellan olika människor och kan förändras inom en person med konditionering.