Princip svalové kontrakce

Princip svalové kontrakce#

Princip klouzajících filament (Sliding Filament Theory)#

Teorie klouzajících filament vysvětluje mechanismus svalové kontrakce na úrovni sarkomery. Podle této teorie dochází ke zkrácení svalu díky posunu aktinových a myosinových filament vůči sobě, aniž by se samotná filamenta měnila svou délkou.

Fáze svalové kontrakce#

Kontrakční cyklus zahrnuje čtyři hlavní fáze:

https://www.earthslab.com/wp-content/uploads/2017/01/011417_1636_Physiologyo1.jpg

1. Připojení (Cross-Bridge Formation)#

  • Myosinové hlavy se připojí k aktinovým filamentům.

  • Tento proces je umožněn uvolněním vápníku (Ca²⁺), který se váže na troponin, což způsobí změnu polohy tropomyosinu a odkrytí vazebných míst na aktinu.

2. Posun (Power Stroke)#

  • Myosinová hlava se naklání a posouvá aktinová filamenta směrem ke středu sarkomery.

  • Tento pohyb je způsoben uvolněním ADP a P_i (zbytku fosfátu) z myosinové hlavy.

3. Uvolnění (Detachment)#

  • Po provedení pohybu se myosinová hlava odpojí od aktinu.

  • K odpojení je nutná vazba nové molekuly ATP na myosin.

4. Resetování (Reactivation)#

  • ATP se hydrolyzuje na ADP a P_i, což navrací myosinovou hlavu do výchozí polohy.

  • Cyklus se může opakovat, pokud je přítomen Ca²⁺ a ATP.

Aktivace kontrakce nervovým signálem#

Celý proces kontrakce je řízen nervovým systémem prostřednictvím neuromuskulární signalizace:

https://s3-us-west-2.amazonaws.com/courses-images/wp-content/uploads/sites/1223/2017/02/08003754/Figure_38_04_06f.png

1. Vznik nervového signálu#

  • Motorický neuron vysílá akční potenciál, který se šíří po jeho axonu.

2. Uvolnění neurotransmiteru#

  • Na nervosvalové ploténce dochází k uvolnění acetylcholinu (ACh) do synaptické štěrbiny.

3. Depolarizace svalové buňky#

  • Acetylcholin se váže na receptory svalové membrány (sarkolemy), což vede k otevření iontových kanálů.

  • Do buňky vstupuje Na⁺, což způsobuje depolarizaci membrány a vytvoření akčního potenciálu.

4. Uvolnění Ca²⁺#

  • Akční potenciál se šíří po sarkolemě a T-tubulech do sarkoplazmatického retikula.

  • To způsobí uvolnění Ca²⁺ do sarkoplazmy, kde se váže na troponin.

5. Zahájení kontrakce#

  • Vápník (Ca²⁺) způsobí změnu konfigurace troponinu a posunutí tropomyosinu, což umožní vazbu myosinových hlav na aktin.

  • Následně probíhá cyklus klouzajících filament.

4. Relaxace svalu#

  • Po skončení nervového signálu je Ca²⁺ aktivně pumpován zpět do sarkoplazmatického retikula.

  • Tropomyosin opět zakryje vazebná místa na aktinu, což vede k uvolnění svalu.

Shrnutí procesu kontrakce#

  1. Nervový signál → uvolnění acetylcholinu.

  2. Depolarizace sarkolemy → uvolnění Ca²⁺.

  3. Vazba Ca²⁺ na troponin → odkrytí vazebných míst na aktinu.

  4. Cyklus klouzajících filament:

    • Připojení myosinu k aktinu.

    • Posun aktinu myosinovou hlavou.

    • Uvolnění myosinu.

    • Reset myosinu pomocí ATP.

  5. Relaxace → návrat Ca²⁺ do sarkoplazmatického retikula.