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Wir haben drei verschiedene Arten von Muskeln, einschließlich Skelettmuskel, glatter Muskulatur und Herzmuskel. Alle Muskeln bestehen jedoch aus Fasern, die sich durch einen ähnlichen Mechanismus zusammenziehen: das Gleiten dünner Aktinfilamente über dicke Myosinfilamente.
Eigenschaften
Muskelfaser ist eine einzelne Zelle, die ein Bündel von Myofibrillen enthält. Diese bestehen aus dicken und dünnen Filamenten, die Sarkomere bilden. Dünne Filamente bestehen aus einem Protein namens Actin, das von einem anderen Protein namens Tropomyosin umgeben ist, während dicke Filamente vom Protein Myosin gebildet werden.
Kontraktion
In einer ruhenden Muskelfaser überlappen sich die dünnen und dicken Filamente nur teilweise über jedem Sarkomer, wobei die Mitte des Sarkomers nur dicke Filamente enthält, während der äußere Teil nur dünne Filamente enthält. Die Länge dieser Filamente ändert sich nicht. Eine Muskelkontraktion tritt auf, wenn Filamente übereinander gleiten, wodurch die Anzahl der Überlappungen zwischen ihnen erhöht wird, wodurch das Sarkomer verkürzt wird. Alle in der Muskelfaser enthaltenen Sarkomere ziehen sich sofort zusammen und verkürzen die Faser insgesamt.
Molekularer Mechanismus
Die Filamente gleiten durch den oberen Teil des Myosins (Kopfes), und die dicken Filamente sind dafür verantwortlich, die dünnen Filamente entlang der Faser zu ziehen. Durch das Adenosintriphosphat (ATP) gefüttert, haften die Myosinköpfe mehrmals am Aktin, biegen sich, trennen sich vom Aktin, kehren in ihren natürlichen Zustand zurück und haften dann wieder. Alle Myosinköpfe des dicken Filaments ziehen beim Biegen das Aktin in die gleiche Richtung, wodurch die Filamente übereinander gleiten.
Verordnung
Wenn eine Muskelfaser entspannt ist, bedeckt das Tropomyosin der dünnen Filamente das Aktin und verhindert, dass sich der Myosinkopf bindet. Calciumionen sind für die Veränderung dieser Position von Tropomyosin verantwortlich, wodurch die Aktinbindungsstellen freigelegt werden können, was zu einer Muskelkontraktion führt. Neuronen, die die Muskelkontraktion sowie die Entspannung steuern, arbeiten in Abhängigkeit von der Konzentration der Calciumionen im Körper.
Typen
Verschiedene Arten von Muskelfasern wurden für bestimmte Funktionen angepasst. Schnell zuckende Muskelfasern werden für kurze, kräftige Kontraktionen verwendet, während langsam zuckende Fasern Kontraktionen über lange Zeiträume halten können. Die meisten Muskeln enthalten eine Kombination aus schnell und langsam zuckenden Fasern. Einige Tiere haben Muskelfasern, die sich viel schneller zusammenziehen können als die schnell zuckenden Fasern des Menschen. Zum Beispiel wird das Rasseln einer Klapperschlange durch superschnelle Muskelfasern gesteuert. Muskelfasern können auch in oxidative und glykolytische Fasern eingeteilt werden. Oxidative Fasern erhalten Energie (ATP) durch aerobe Atmung, während glykolytische Fasern von der Glykolyse abhängen. Wenn Sie Hühnchen essen, können Sie diese beiden Arten leicht unterscheiden. Der dunkle Teil des Fleisches besteht aus oxidativen Fasern, während das weiße Fleisch aus glykolytischen Fasern besteht.