Как се стимулират скелетните мускули да се съкращават?

Скелетните мускули се стимулират да се съкращават чрез процес, известен като свързване на възбуждане-контракция, което представлява поредица от събития, които свързват пристигането на електрически сигнал в нервно-мускулното съединение с генерирането на сила в мускулното влакно. Ето преглед на включените стъпки:

1. Потенциал за действие: Когато моторен неврон се стимулира, той генерира потенциал за действие, който е електрически импулс, който се движи по неговия аксон.

2. Невромускулен възел: Потенциалът за действие достига невромускулната връзка, която е синапсът между моторния неврон и мускулното влакно.

3. Освобождаване на невротрансмитери: При нервно-мускулната връзка двигателният неврон освобождава невротрансмитер, наречен ацетилхолин (ACh), в синаптичната цепнатина, пространството между неврона и мускулното влакно.

4. Свързване на ACh към рецепторите: Ацетилхолинът се свързва със специфични рецептори на мускулната клетъчна мембрана, известни като никотинови ацетилхолинови рецептори. Това свързване предизвиква отваряне на рецепторите и позволява на натриевите йони (Na+) да навлязат в мускулната клетка.

5. Деполяризация: Притокът на натриеви йони води до деполяризация на мембраната на мускулната клетка, което означава, че вътрешността на клетката става по-положителна спрямо външната.

6. Свързване на възбуждане-свиване: Деполяризацията на мембраната на мускулната клетка предизвиква свързване на възбуждане-контракция. Този процес включва освобождаването на калциеви йони (Ca2+) от саркоплазмения ретикулум, вътрешното хранилище на калций в мускулната клетка.

7. Свързване на калций: Калциевите йони се свързват с рецепторите на повърхността на саркоплазмения ретикулум, причинявайки конформационни промени, които водят до освобождаване на повече калциеви йони в цитоплазмата на мускулната клетка.

8. Калций-индуцирано освобождаване на калций: Първоначалното освобождаване на калциеви йони задейства процес, наречен калциево-индуцирано освобождаване на калций, където калциевите йони се свързват с рецепторите на повърхността на саркоплазмения ретикулум, което води до освобождаване на още повече калциеви йони, усилвайки калциевия сигнал.

9. Калций и тропонин: Повишените нива на калций в цитоплазмата се свързват с протеин, наречен тропонин, който е част от комплекса тропонин-тропомиозин. Това свързване причинява конформационни промени, които разкриват миозин-свързващите места върху актиновите нишки.

10. Формиране на напречен мост: Откритите места за свързване на миозин върху актиновите нишки позволяват образуването на напречни мостове между дебелите (миозинови) нишки и тънките (актинови) нишки в мускулната клетка.

11. Мускулна контракция: Образуването на напречни мостове задейства силовия удар на цикъла на мускулна контракция, където миозиновите глави се свързват с актиновите нишки, завъртат се и издърпват тънките нишки към центъра на саркомера, основната единица на мускулната контракция. Това плъзгане на нишките кара мускула да се съкращава и генерира сила.

Продължаващото стимулиране на мускула от моторния неврон и последващото освобождаване на калциеви йони поддържат образуването на напречен мост и плъзгането на нишките, което води до продължителна мускулна контракция. Когато моторният неврон спре да работи, калциевите йони се изпомпват обратно в саркоплазмения ретикулум, напречните мостове се отделят и мускулът се отпуска.

Тази последователност от събития осигурява прецизен контрол и координация на контракциите на скелетните мускули, позволявайки различни движения и действия на човешкото тяло.