Hoe bewegen de botten van het menselijk skelet? De skeletspieren trekken samen en ontspannen om het lichaam mechanisch te bewegen. Boodschappen van het zenuwstelsel veroorzaken deze spiersamentrekkingen. Het hele proces wordt het mechanisme van spiercontractie genoemd en kan in drie stappen worden samengevat:
(1) Een boodschap gaat van het zenuwstelsel naar het spierstelsel en brengt chemische reacties op gang.
(2) De chemische reacties leiden ertoe dat de spiervezels zich reorganiseren op een manier die de spier verkort – dat is de contractie.
(3) Wanneer het signaal van het zenuwstelsel niet meer aanwezig is, keert het chemische proces zich om en herschikken de spiervezels zich weer en ontspant de spier zich.
Laten we de stappen in het mechanisme van de spiercontractie wat nauwkeuriger bekijken.
Een spiercontractie wordt in gang gezet wanneer een actiepotentiaal langs de zenuwen naar de spieren reist
De spiercontractie begint wanneer het zenuwstelsel een signaal genereert. Het signaal, een impuls die actiepotentiaal wordt genoemd, reist door een type zenuwcel dat een motorneuron wordt genoemd. De neuromusculaire junctie is de naam van de plaats waar het motorneuron een spiercel bereikt. Skeletspierweefsel is opgebouwd uit cellen die spiervezels worden genoemd. Wanneer het signaal van het zenuwstelsel de neuromusculaire junctie bereikt, wordt door het motorneuron een chemische boodschap afgegeven. De chemische boodschap, een neurotransmitter die acetylcholine wordt genoemd, bindt zich aan receptoren aan de buitenkant van de spiervezel. Dat brengt een chemische reactie in de spier op gang.
Acetylcholine komt vrij en bindt zich aan receptoren op het spiermembraan
Een moleculair proces in de spiervezel dat uit verschillende stappen bestaat, begint wanneer acetylcholine zich bindt aan receptoren op het spiervezelmembraan. De eiwitten in de spiervezels zijn georganiseerd in lange ketens die met elkaar kunnen interageren, zich kunnen reorganiseren om korter te worden en te ontspannen. Wanneer acetylcholine receptoren op de membranen van spiervezels bereikt, openen membraankanalen zich en begint het proces dat een ontspannen spiervezel samentrekt:
- Openstaande kanalen laten een instroom van natriumionen in het cytoplasma van de spiervezel toe.
- De instroom van natrium stuurt ook een boodschap binnen de spiervezel om het vrijkomen van opgeslagen calciumionen op gang te brengen.
- De calciumionen diffunderen in de spiervezel.
- De verhouding tussen de ketens van eiwitten binnen de spiercellen verandert, wat leidt tot de contractie.
Spiervezels ontspannen wanneer het signaal van het zenuwstelsel niet langer aanwezig is
Wanneer de stimulatie van het motorneuron dat de impuls aan de spiervezels geeft, stopt, wordt de chemische reactie die de herschikking van de eiwitten van de spiervezels veroorzaakt, stopgezet. Hierdoor worden de chemische processen in de spiervezels omgekeerd en ontspant de spier zich.