nyckelskillnad – skelett kontra smidig muskelkontraktion
Muskler ger en form åt kroppen och involverar i rörelser och olika andra funktioner i kroppen. De involverar olika aktiviteter i kroppen som kontrolleras av både frivilliga och ofrivilliga kontroller. Det finns tre huvudtyper av muskler: skelettmuskulatur, hjärtmuskel och glatt muskulatur. Skelettmuskler är fästa i skelettsystemet och glatta muskler finns i väggarna i de ihåliga organen som mage, urinblåsa, livmoder etc. Under skelettmuskelkontraktion spelar en speciell typ av protein som kallas troponin en integrerad del medan troponin inte är det involverad med sammandragning av glatt muskulatur. Detta är den viktigaste skillnaden mellan skelettmuskulatur och sammandragning av glatt muskulatur.
Vad är skelettmuskelkontraktion?
I samband med skelettmuskelkontraktion drar alla skelettmuskler sig samman genom en serie elektrokemiska signaler som har sitt ursprung i hjärnan. Dessa signaler passerar genom nervsystemet till motorneuronen som finns i skelettmuskelfibrerna. Signalen kommer att initiera muskelkontraktionsprocessen. När man beskriver strukturen av skelettmuskelfibern på dess grundläggande nivå, är den uppbyggd av mindre fiberenhet som kallas myofibriller. Inom myofibrillerna finns speciella typer av kontraktila proteiner. Dessa kontraktila proteiner är aktin och myosin. De är de viktigaste komponenterna i skelettmuskeln när det kommer till sammandragning.
Aktin- och myosinfilament glider in och ut över varandra och initierar muskelkontraktionsprocessen. Därför är denna process känd som "sliding filament theory" på grund av att dessa kontraktila proteiner glider över varandra. Det är få viktiga strukturer som hamnar i rampljuset när man beskriver skelettmuskelkontraktion. De är myofibril, sarkomer (som är den funktionella enheten av myofibril), aktin och myosin, tropomyosin (ett protein som binder till aktin för reglering av muskelkontraktion) och troponin (som är ett treproteinkomplex som finns i tropomyosinet) enhet).
Initi alt går en nervimpuls som genereras av hjärnan genom nervsystemet till en plats som kallas neuromuskulär junction. Detta orsakar frisättning av acetylkolin, som är en neurotransmittor. Detta leder till ett tillstånd av depolarisering. Detta resulterar i frisättning av kalciumjoner (Ca2+) från det sarkoplasmatiska retikulumet. Ca2+ binder till troponin som ändrar dess form och orsakar förflyttning av tropomyosin från aktinproteinet (aktinets aktiva plats). Detta fenomen initierar bindningen av myosin (myosinhuvuden) till aktin. Detta bildar en korsbrygga mellan dessa två kontraktila proteiner. Omvandling av ATP till ADP + Pi, frigör energi och möjliggör att aktinfilament dras inåt av myosin. Denna dragning förkortar muskeln.
Figur 01: Skelettmuskelkontraktion
När en ATP-molekyl binder till myosinet lossnar den från aktinfilamentet och bryter den bildade tvärbryggan. Denna process sker kontinuerligt tills nervstimulansen stannar och tillräcklig mängd ATP och Ca2+ finns närvarande. När impulsen upphör, återförs Ca2+ tillbaka till det sarkoplasmatiska retikulumet och aktinfilamentet flyttas till sitt viloläge. Detta förlänger muskeln till sin normala position.
Vad är smidig muskelkontraktion?
Slät muskelsammandragning sker som en nervstimulering och även genom humoral stimulering. Hela sammandragningsprocessen skulle kunna kontrolleras med hjälp av yttre och inneboende kontroll. Under extrinsic består den av neuronal kontroll och humoral kontroll. Neuronal kontroll sker med närvaron av sympatiska fibrer som kontrollerar både sammandragning och avslappning. Avslappning orsakas främst av β-adrenerga receptorer och kontraktion orsakas av α-adrenerga receptorer. Under humoral kontrollkomponent inducerar olika föreningar såsom angiotensin II, epinefrin, vasopressin kontraktion och avslappning.
Lokal humoral kontroll och myogen autoreglering sker under den inneboende kontrollen. Under myogen autoreglering sker den som ett svar på spontan depolarisering och kontraktion som sker i den glatta muskeln. Detta regleringssystem finns inte i alla glatta muskler i kroppen, men det finns främst i blodkärl såsom afferent glomerulär arteriole. Under lokal humoral kontroll leder föreningar som utsöndras av celler som efterliknar autokrina och parakrina celler till sammandragning och avslappning av glatta muskelfibrer. Dessa föreningar inkluderar bradykinin, prostaglandiner, tromboxan, endotelin, adenosin och histamin. Endotelin anses vara den mest potenta sammandragaren medan adenosin anses vara den vanligaste vasodilatorn.
Under den glatta muskelkontraktionen, färdas aktionspotentialen som genereras i den sympatiska motorneuronen och når synaptisk terminal och orsakar induktion av Ca2+ inflöde inuti cytoplasman. Ökningen av Ca2+-koncentrationen i cellen leder till utvecklingen av konformationsförändringar i mikrotubulierna i det neurala cytoskelettet. Detta orsakar frisättning av noradrenalin, som är en neurotransmittor i det interstitiella utrymmet.
Figur 02: Jämn muskelkontraktion
Noradrenalin flyttar in i den glatta muskelcellen och binder till en kanalreceptor som är kopplad till ett G-protein. Detta resulterar i bildandet av ett transmitterreceptorkomplex och aktivering av G-proteinet. Dessutom leder den ackumulerade Ca2+ i cellen till bindningen med kalmodulin och bildar Ca2+-kalmodulinkomplexet. Detta komplex binder och aktiverar Myosin Light Chain Kinase (MLCK). MLCK involverar en fosforyleringsreaktion som fosforylerar myosinets lätta kedja och möjliggör bindning av myosin över bryggan till aktinfilamenten. Detta initierar sammandragning. Denna process avslutas genom defosforylering av myosinets lätta kedja och genom involvering av enzymet Myosin Light Chain Phosphatase (MLCP).
Vilka är likheterna mellan skelett- och släta muskelkontraktioner?
- Både skelett- och glatta muskelkontraktioner beror på Ca2+-koncentrationen.
- Både skelett- och glatta muskelsammandragningar är mycket viktiga för att bibehålla kroppens rörelser och form.
Vad är skillnaden mellan skelett- och släta muskelkontraktioner?
Skeletal kontra mjuk muskelkontraktion |
|
| Skelettmuskelkontraktion är processen att dra ihop skelettmuskler genom en serie elektrokemiska signaler som har sitt ursprung i hjärnan. | Slät muskelkontraktion är den process som orsakas av att aktin- och myosinfilamenten glider över varandra. |
| Sammandragningshastighet | |
| Skelettmuskelkontraktion sker med olika hastigheter. | Slät muskelkontraktion är mycket långsam. |
| Troponin Protein | |
| Skelettmuskelkontraktion involverar troponin. | Slät muskelkontraktion involverar inte troponin. |
Sammanfattning – Skelett kontra mjuk muskelkontraktion
Alla skelettmuskler drar ihop sig genom en serie elektrokemiska signaler som har sitt ursprung i hjärnan. När man beskriver strukturen av skelettmuskelfibern på dess grundläggande nivå, är den uppbyggd av mindre fiberenheter som kallas myofibriller. Inom myofibrillerna finns speciella typer av kontraktila proteiner. Dessa kontraktila proteiner är aktin och myosin. Skelettmuskelkontraktion är baserad på Sliding Filament Theory. Under den glatta muskelkontraktionen genereras en aktionspotential i den sympatiska motorneuronen. Hela den glatta muskelsammandragningsprocessen kan kontrolleras med hjälp av yttre och inneboende kontroll. Under extrinsic består den av neuronal kontroll och humoral kontroll. Lokal humoral kontroll och myogen autoreglering sker under den inneboende kontrollen.
