Nøgleforskel – skelet versus glat muskelkontraktion
Muskler giver en form til kroppen og involverer bevægelser og forskellige andre funktioner i kroppen. De involverer forskellige aktiviteter i kroppen, som kontrolleres af både frivillige og ufrivillige kontroller. Der er tre hovedtyper af muskler, nemlig skeletmuskulatur, hjertemuskulatur og glat muskulatur. Skeletmuskler er knyttet til skeletsystemet, og glatte muskler findes i væggene i de hule organer som mave, blære, livmoder osv. Under skeletmuskelkontraktion spiller en speciel type protein kaldet troponin en integreret rolle, mens troponin ikke er involveret i sammentrækning af glatte muskler. Dette er den vigtigste forskel mellem skeletmuskulatur og sammentrækning af glat muskulatur.
Hvad er skeletmuskelkontraktion?
I forbindelse med sammentrækning af skeletmuskler trækker alle skeletmuskler sig sammen gennem en række elektrokemiske signaler, der stammer fra hjernen. Disse signaler passerer gennem nervesystemet ind i det motoriske neuron, der er placeret i skeletmuskelfibrene. Signalet vil sætte gang i muskelkontraktionsprocessen. Når man beskriver skeletmuskelfiberens struktur på dets grundlæggende niveau, består den af en mindre fiberenhed, der omtales som myofibriller. Inden for myofibrillerne er specielle typer kontraktile proteiner til stede. Disse kontraktile proteiner er actin og myosin. De er de vigtigste komponenter i skeletmuskulaturen, når det kommer til sammentrækning.
Aktin- og myosinfilamenter glider ind og ud på tværs af hinanden, hvilket starter muskelkontraktionsprocessen. Derfor er denne proces kendt som 'glidende filamentteori' på grund af glidningen af disse kontraktile proteiner over hinanden. Der er få vigtige strukturer, der kommer i søgelyset, når man beskriver skeletmuskelkontraktion. De er myofibril, sarcomere (som er den funktionelle enhed af myofibril), actin og myosin, tropomyosin (et protein, der binder til actin i reguleringen af muskelkontraktion) og troponin (som er et tre-proteinkompleks, der er til stede i tropomyosinet) enhed).
Initi alt bevæger en nerveimpuls genereret af hjernen sig gennem nervesystemet til et sted, der omtales som neuromuskulær forbindelse. Dette forårsager frigivelsen af acetylcholin, som er en neurotransmitter. Dette fører til en tilstand af depolarisering. Dette resulterer i frigivelse af calciumioner (Ca2+) fra det sarkoplasmatiske retikulum. Ca2+ binder til troponin, som ændrer dets form og forårsager bevægelse af tropomyosin fra actinproteinet (aktinets aktive sted). Dette fænomen initierer bindingen af myosin (myosinhoveder) til actin. Dette danner en krydsbro mellem disse to kontraktile proteiner. Omdannelse af ATP til ADP + Pi, frigiver energi og muliggør trækning af actinfilamenter indad af myosin. Dette træk forkorter musklen.
Figur 01: Skeletmuskelkontraktion
Når et ATP-molekyle binder til myosinet, løsnes det fra actin-filamentet og bryder den dannede tværbro. Denne proces foregår kontinuerligt, indtil den nervøse stimulus stopper og tilstrækkelig mængde ATP og Ca2+ er til stede. Når impulsen ophører, returneres Ca2+ tilbage til det sarkoplasmatiske retikulum, og aktinfilamentet bevæger sig til sin hvileposition. Dette forlænger musklen til dens normale position.
Hvad er glat muskelkontraktion?
Glad muskelsammentrækning forekommer som en nervøs stimulation og også ved humoral stimulation. Hele kontraktionsprocessen kunne kontrolleres ved hjælp af ydre og indre kontrol. Under ydre er det sammensat af neuronal kontrol og humoral kontrol. Neuronal kontrol finder sted med tilstedeværelsen af sympatiske fibre, der kontrollerer både forsnævring og afslapning. Afslapning er primært forårsaget af β-adrenerge receptorer, og sammentrækning er forårsaget af α-adrenerge receptorer. Under humoral kontrolkomponent inducerer forskellige forbindelser såsom angiotensin II, epinephrin, vasopressin kontraktion og afslapning.
Lokal humoral kontrol og myogen autoregulering finder sted under den iboende kontrol. Under myogen autoregulering foregår det som en reaktion på spontan depolarisering og sammentrækning, der finder sted i den glatte muskel. Dette reguleringssystem er ikke til stede i alle glatte muskler i kroppen, men det findes primært i blodkar, såsom afferent glomerulær arteriole. Under lokal humoral kontrol fører forbindelser, der udskilles af celler, der efterligner autokrine og parakrine celler, til sammentrækning og afslapning af glatte muskelfibre. Disse forbindelser omfatter bradykinin, prostaglandiner, thromboxan, endothelin, adenosin og histamin. Endothelin anses for at være den mest potente sammensnøring, mens adenosin anses for at være den hyppigst forekommende vasodilator.
Under den glatte muskelkontraktion bevæger aktionspotentialet, der genereres i den sympatiske motorneuron, sig og når den synaptiske terminal og forårsager induktion af Ca2+ influx inde i cytoplasmaet. Forøgelsen i Ca2+-koncentrationen i cellen fører til udviklingen af konformationelle ændringer i mikrotubulierne i det neurale cytoskelet. Dette forårsager frigivelse af noradrenalin, som er en neurotransmitter i det interstitielle rum.
Figur 02: Glat muskelkontraktion
Noradrenalin bevæger sig ind i den glatte muskelcelle og binder sig til en kanalreceptor, der er koblet med et G-protein. Dette resulterer i dannelsen af et transmitterreceptorkompleks og aktiveringen af G-proteinet. Det akkumulerede Ca2+ i cellen fører også til bindingen med calmodulin og danner Ca2+-calmodulin-komplekset. Dette kompleks binder og aktiverer Myosin Light Chain Kinase (MLCK). MLCK involverer en phosphoryleringsreaktion, som phosphorylerer myosin let kæde og muliggør binding af myosin tværbro til actin filamenterne. Dette sætter sammentrækning i gang. Denne proces afsluttes ved dephosphorylering af myosin lette kæde og gennem involvering af enzymet Myosin Light Chain Phosphatase (MLCP).
Hvad er lighederne mellem skelet- og glatmuskelkontraktion?
- Både sammentrækninger af skelet og glat muskulatur afhænger af Ca2+ koncentrationen.
- Både sammentrækninger af skelet og glatte muskler er meget vigtige for at bevare kroppens bevægelse og form.
Hvad er forskellen mellem skelet- og glat muskelkontraktion?
skelet kontra glat muskelkontraktion |
|
| Skeletmuskelkontraktion er processen med at trække skeletmuskler sammen gennem en række elektrokemiske signaler, der stammer fra hjernen. | Glad muskelkontraktion er den proces, der forårsages af, at actin- og myosinfilamenterne glider hen over hinanden. |
| Sammentrækningshastighed | |
| Skeletmuskelkontraktion forekommer ved forskellige hastigheder. | Glad muskelkontraktion er meget langsom. |
| Troponin Protein | |
| Skeletmuskelsammentrækning involverer troponin. | Glad muskelkontraktion involverer ikke troponin. |
Opsummering – Skelet kontra glat muskelkontraktion
Alle skeletmuskler trækker sig sammen gennem en række elektrokemiske signaler, der stammer fra hjernen. Når man skal beskrive skeletmuskelfiberens struktur på dets grundlæggende niveau, er den opbygget af mindre fiberenheder, der omtales som myofibriller. Inden for myofibrillerne er specielle typer kontraktile proteiner til stede. Disse kontraktile proteiner er actin og myosin. Skeletmuskelkontraktion er baseret på Sliding Filament Theory. Under den glatte muskelkontraktion genereres et aktionspotentiale i det sympatiske motorneuron. Hele den glatte muskelkontraktionproces kunne kontrolleres ved hjælp af ydre og indre kontrol. Under ydre er det sammensat af neuronal kontrol og humoral kontrol. Lokal humoral kontrol og myogen autoregulering finder sted under den iboende kontrol.
