Hvordan bevæger knoglerne i det menneskelige skelet sig? Skeletmuskler trækker sig sammen og slapper af for at bevæge kroppen mekanisk. Beskeder fra nervesystemet forårsager disse muskelsammentrækninger. Hele processen kaldes muskelkontraktionsmekanismen, og den kan sammenfattes i tre trin:
(1) En besked sendes fra nervesystemet til muskelsystemet og udløser kemiske reaktioner.
(2) De kemiske reaktioner fører til, at muskelfibrene reorganiserer sig selv på en måde, der forkorter musklen – det er kontraktionen.
(3) Når nervesystemets signal ikke længere er til stede, vender den kemiske proces om, og muskelfibrene omarrangerer sig igen, og musklen slapper af.
Lad os se lidt nærmere på trinene i mekanismen for muskelsammentrækning.
En muskelsammentrækning udløses, når et aktionspotentiale bevæger sig langs nerverne til musklerne
Muskelsammentrækningen begynder, når nervesystemet frembringer et signal. Signalet, en impuls kaldet et aktionspotentiale, bevæger sig gennem en type nervecelle kaldet et motorisk neuron. Det neuromuskulære knudepunkt er navnet på det sted, hvor motorneuronet når frem til en muskelcelle. Skeletmuskelvævet består af celler, der kaldes muskelfibre. Når nervesystemets signal når frem til det neuromuskulære kryds, frigøres en kemisk besked af motorneuronen. Den kemiske besked, en neurotransmitter kaldet acetylcholin, binder sig til receptorer på ydersiden af muskelfibrene. Det starter en kemisk reaktion i musklen.
Acetylcholin frigives og binder sig til receptorer på muskelmembranen
En molekylær proces i flere trin i muskelfiberen begynder, når acetylcholin binder sig til receptorer på muskelfibermembranen. Proteinerne inde i muskelfibrene er organiseret i lange kæder, der kan interagere med hinanden og reorganisere sig for at forkorte og slappe af. Når acetylcholin når frem til receptorer på muskelfibrenes membraner, åbnes membrankanalerne, og den proces, der trækker en afslappet muskelfiber sammen, begynder:
- Opne kanaler tillader en tilstrømning af natriumioner til muskelfibrenes cytoplasma.
- Natriumtilstrømningen sender også en besked i muskelfibren om at udløse frigivelsen af lagrede calciumioner.
- Kalciumionerne diffunderer ind i muskelfibren.
- Forholdet mellem proteinkæderne i muskelcellerne ændres, hvilket fører til sammentrækningen.
Muskelfibre slapper af, når signalet fra nervesystemet ikke længere er til stede
Når stimuleringen af det motorneuron, der giver impulsen til muskelfibrene, ophører, stopper den kemiske reaktion, der forårsager omarrangeringen af muskelfibrenes proteiner. Dette vender de kemiske processer i muskelfibrene om, og musklen slapper af.