Miten ihmisen luuston luut liikkuvat? Luurankolihakset supistuvat ja rentoutuvat liikuttaakseen kehoa mekaanisesti. Hermoston viestit aiheuttavat nämä lihassupistukset. Koko prosessia kutsutaan lihassupistuksen mekanismiksi, ja se voidaan tiivistää kolmeen vaiheeseen:
(1) Hermostosta kulkee viesti lihaksistoon, joka käynnistää kemiallisia reaktioita.
(2) Kemialliset reaktiot johtavat siihen, että lihassäikeet järjestäytyvät uudelleen tavalla, joka lyhentää lihasta – se on supistus.
(3) Kun hermoston signaalia ei enää ole, kemiallinen prosessi kääntyy päinvastaiseksi, ja lihassäikeet järjestäytyvät uudelleen ja lihas rentoutuu.
Katsotaanpa hiukan tarkemmin lihassupistuksen mekanismin vaiheita.
Lihassupistus käynnistyy, kun aktiopotentiaali kulkee hermoja pitkin lihaksiin
Lihaksen supistuminen käynnistyy, kun hermosto tuottaa signaalin. Signaali, impulssi, jota kutsutaan toimintapotentiaaliksi, kulkee liikehermosoluksi kutsutun hermosolutyypin kautta. Neuromuskulaarinen liitos on nimitys paikalle, jossa motoneuroni saavuttaa lihassolun. Luustolihaskudos koostuu soluista, joita kutsutaan lihassyiksi. Kun hermoston signaali saavuttaa hermo-lihasliitoksen, motoneuroni vapauttaa kemiallisen viestin. Kemiallinen viesti, asetyylikoliiniksi kutsuttu välittäjäaine, sitoutuu lihassäikeen ulkopuolella oleviin reseptoreihin. Tämä käynnistää kemiallisen reaktion lihaksen sisällä.
Asetyylikoliini vapautuu ja sitoutuu reseptoreihin lihaksen kalvolla
Monivaiheinen molekulaarinen prosessi lihassyiden sisällä alkaa, kun asetyylikoliini sitoutuu reseptoreihin lihassyiden kalvolla. Lihassyiden sisällä olevat proteiinit järjestäytyvät pitkiksi ketjuiksi, jotka voivat olla vuorovaikutuksessa toistensa kanssa ja järjestäytyä uudelleen lyhentyäkseen ja rentoutuakseen. Kun asetyylikoliini saavuttaa reseptorit lihassyiden kalvoilla, kalvokanavat avautuvat ja prosessi, joka supistaa rentoutunutta lihassäiettä, alkaa:
- Avautuneet kanavat mahdollistavat natriumionien sisäänvirtauksen lihassäikeen sytoplasmaan.
- Natriumin sisäänvirtaus lähettää myös viestin lihassäikeen sisällä, joka laukaisee varastoituneina olevien kalsiumionien vapautumisen.
- Kalsiumionit diffundoituvat lihassäikeen sisään.
- Lihassolujen sisällä olevien proteiiniketjujen välinen suhde muuttuu, mikä johtaa supistumiseen.
Lihassäikeet rentoutuvat, kun hermoston signaali ei ole enää läsnä
Kun lihassäikeille impulssin antavan liikehermosolun stimulaatio loppuu, loppuu myös kemiallinen reaktio, joka saa aikaan lihassäikeiden proteiinien uudelleenjärjestäytymisen. Tämä kääntää lihassäikeissä tapahtuvat kemialliset prosessit päinvastaisiksi ja lihas rentoutuu.