Kluczowa różnica – skurcze mięśni szkieletowych i gładkich
Mięśnie kształtują ciało i angażują w ruch oraz różne inne funkcje ciała. Zaangażują się w różne czynności ciała, które są kontrolowane zarówno przez dobrowolne, jak i mimowolne kontrole. Istnieją trzy główne typy mięśni, a mianowicie mięsień szkieletowy, mięsień sercowy i mięsień gładki. Mięśnie szkieletowe są przyczepione do układu kostnego, a mięśnie gładkie znajdują się w ścianach narządów pustych, takich jak żołądek, pęcherz, macica itp. Podczas skurczu mięśni szkieletowych integralną rolę odgrywa specjalny rodzaj białka zwany troponiną, podczas gdy troponina nie jest zaangażowany w skurcz mięśni gładkich. Jest to kluczowa różnica między skurczem mięśni szkieletowych a mięśni gładkich.
Co to jest skurcz mięśni szkieletowych?
W kontekście skurczu mięśni szkieletowych, wszystkie mięśnie szkieletowe kurczą się poprzez serię sygnałów elektrochemicznych, które powstają w mózgu. Sygnały te przechodzą przez układ nerwowy do neuronu ruchowego, który znajduje się we włóknach mięśni szkieletowych. Sygnał zainicjuje proces skurczu mięśni. Opisując strukturę włókna mięśni szkieletowych na jego podstawowym poziomie, składa się ono z mniejszej jednostki włókna, którą określa się mianem miofibryli. W obrębie miofibryli obecne są specjalne rodzaje białek kurczliwych. Te białka kurczliwe to aktyna i miozyna. Są najważniejszymi składnikami mięśni szkieletowych, jeśli chodzi o skurcz.
Włókna aktynowe i miozyny wsuwają się i wysuwają na siebie, inicjując proces skurczu mięśni. Dlatego proces ten jest znany jako „teoria ślizgających się włókien” ze względu na przesuwanie się tych białek kurczliwych po sobie. Istnieje kilka ważnych struktur, które znajdują się w centrum uwagi przy opisywaniu skurczu mięśni szkieletowych. Są to miofibryle, sarkomery (będące jednostką funkcjonalną miofibryli), aktyna i miozyna, tropomiozyna (białko wiążące się z aktyną w regulacji skurczu mięśni) oraz troponina (będąca kompleksem trzech białek obecnych w tropomiozynie). jednostka).
Początkowo impuls nerwowy generowany przez mózg przemieszcza się przez układ nerwowy do miejsca zwanego połączeniem nerwowo-mięśniowym. Powoduje to uwalnianie acetylocholiny, która jest neuroprzekaźnikiem. Prowadzi to do stanu depolaryzacji. Powoduje to uwolnienie jonów wapnia (Ca2+) z retikulum sarkoplazmatycznego. Ca2+ wiąże się z troponiną, która zmienia swój kształt i powoduje ruch tropomiozyny z białka aktynowego (miejsce aktywne aktyny). Zjawisko to inicjuje wiązanie miozyny (głowic miozyny) z aktyną. Tworzy to mostek krzyżowy między tymi dwoma białkami kurczliwymi. Konwersja ATP do ADP + Pi, uwalnia energię i umożliwia wciąganie filamentów aktynowych do wewnątrz przez miozynę. To ciągnięcie skraca mięsień.
Rysunek 01: Skurcz mięśni szkieletowych
Kiedy cząsteczka ATP wiąże się z miozyną, odłącza się od filamentu aktynowego i przerywa utworzony mostek krzyżowy. Proces ten przebiega w sposób ciągły, aż do zatrzymania bodźca nerwowego i pojawienia się odpowiedniej ilości ATP i Ca2+. Kiedy impuls ustaje, Ca2+ powraca z powrotem do retikulum sarkoplazmatycznego, a włókno aktynowe przesuwa się do pozycji spoczynkowej. Wydłuża to mięsień do jego normalnej pozycji.
Co to jest skurcz mięśni gładkich?
Gładkie skurcze mięśni występują jako stymulacja nerwowa, a także poprzez stymulację humoralną. Cały proces skurczu można kontrolować za pomocą kontroli zewnętrznej i wewnętrznej. W warunkach zewnętrznych składa się z kontroli neuronalnej i humoralnej. Kontrola neuronalna odbywa się dzięki obecności włókien współczulnych, które kontrolują zarówno skurcz, jak i relaksację. Relaks jest powodowany głównie przez receptory β-adrenergiczne, a skurcz powodowany jest przez receptory α-adrenergiczne. Pod kontrolą humoralną różne związki, takie jak angiotensyna II, epinefryna, wazopresyna, wywołują skurcz i relaksację.
Lokalna kontrola humoralna i autoregulacja miogenna odbywają się pod kontrolą wewnętrzną. Podczas autoregulacji miogennej następuje ona w odpowiedzi na samoistną depolaryzację i skurcz zachodzący w mięśniu gładkim. Ten system regulacji nie występuje w każdym mięśniu gładkim ciała, ale występuje głównie w naczyniach krwionośnych, takich jak tętniczki kłębuszkowe doprowadzające. Podczas miejscowej kontroli humoralnej związki wydzielane przez komórki naśladujące komórki autokrynne i parakrynne prowadzą do skurczu i rozkurczu włókien mięśni gładkich. Związki te obejmują bradykininę, prostaglandyny, tromboksan, endotelinę, adenozynę i histaminę. Endotelina jest uważana za najsilniejszy środek zwężający naczynia, podczas gdy adenozyna jest uważana za najczęstszy środek rozszerzający naczynia.
Podczas skurczu mięśni gładkich, potencjał czynnościowy generowany przez współczulny neuron ruchowy przemieszcza się i dociera do terminala synaptycznego i powoduje indukcję napływu Ca2+ do cytoplazmy. Wzrost stężenia Ca2+ w komórce prowadzi do rozwoju zmian konformacyjnych w mikrotubulach cytoszkieletu nerwowego. Powoduje to uwalnianie noradrenaliny, która jest neuroprzekaźnikiem do przestrzeni śródmiąższowej.
Rysunek 02: Skurcz mięśni gładkich
Norepinefryna przemieszcza się do komórek mięśni gładkich i wiąże się z receptorem kanału, który jest sprzężony z białkiem G. Powoduje to powstanie kompleksu receptor-przekaźnik i aktywację białka G. Ponadto nagromadzony Ca2+ w komórce prowadzi do wiązania z kalmoduliną i tworzy kompleks Ca2+-kalmodulina. Ten kompleks wiąże i aktywuje kinazę łańcucha lekkiego miozyny (MLCK). MLCK obejmuje reakcję fosforylacji, która fosforyluje lekki łańcuch miozyny i umożliwia wiązanie mostka krzyżowego miozyny z włóknami aktynowymi. To inicjuje skurcz. Proces ten kończy się defosforylacją łańcucha lekkiego miozyny i udziałem enzymu fosfatazy lekkiego łańcucha miozyny (MLCP).
Jakie są podobieństwa między skurczem mięśni szkieletowych i gładkich?
- Skurcze mięśni szkieletowych i gładkich zależą od stężenia Ca2+.
- Zarówno skurcze szkieletu, jak i mięśni gładkich są bardzo ważne dla utrzymania ruchu i kształtu ciała.
Jaka jest różnica między skurczem mięśni szkieletowych a mięśni gładkich?
Skurcze mięśni szkieletowych i gładkich |
|
| Skurcz mięśni szkieletowych to proces kurczenia mięśni szkieletowych poprzez serię sygnałów elektrochemicznych, które powstają w mózgu. | Gładkie skurcze mięśni to proces spowodowany przesuwaniem się włókien aktyny i miozyny po sobie. |
| Szybkość skurczu | |
| Skurcze mięśni szkieletowych występują w różnym tempie. | Gładkie skurcze mięśni są bardzo powolne. |
| Białko troponinowe | |
| Skurcz mięśni szkieletowych obejmuje troponinę. | Gładkie skurcze mięśni nie wymagają troponiny. |
Podsumowanie – skurcze mięśni szkieletowych i gładkich
Wszystkie mięśnie szkieletowe kurczą się poprzez serię sygnałów elektrochemicznych, które powstają w mózgu. Opisując strukturę włókna mięśni szkieletowych na jego podstawowym poziomie, składa się ono z mniejszych jednostek włókien, które określa się mianem miofibryli. W obrębie miofibryli obecne są specjalne rodzaje białek kurczliwych. Te białka kurczliwe to aktyna i miozyna. Skurcz mięśni szkieletowych opiera się na teorii ślizgającego się włókna. Podczas skurczu mięśni gładkich w współczulnym neuronie ruchowym generowany jest potencjał czynnościowy. Cały proces skurczu mięśni gładkich można kontrolować za pomocą kontroli zewnętrznej i wewnętrznej. W warunkach zewnętrznych składa się z kontroli neuronalnej i humoralnej. Miejscowa kontrola humoralna i autoregulacja miogenna odbywają się pod kontrolą wewnętrzną.
