What is the Sliding Filament Theory of muscular contraction?
liukuhehkuteoria on selitys sille, miten lihakset supistuvat voiman tuottamiseksi. Kuten olemme maininneet edellisillä sivuilla, aktiini-ja myosiinifilamentit lihassäikeiden sarkomeereissa sitoutuvat luomaan ristisiltoja ja liukumaan toistensa ohi luoden supistumisen. Liukuhehkuteoria selittää, miten nämä poikkisillat muodostuvat ja sitä seuraava lihasten supistuminen.
Liukuhehkuteoriassa
supistumisen tapahtumiseksi täytyy ensin stimuloida lihasta impulssin (toimintapotentiaalin) muodossa motoneuronilta (hermosta, joka on yhteydessä lihakseen).
yksittäistä motoneuronia ja sen stimuloimia lihaskuituja kutsutaan motoriseksi yksiköksi. Motorinen päätylevy (tunnetaan myös nimellä neuromuskulaarinen junction) on motoneuronien aksonin ja sen stimuloimien lihassolujen yhtymäkohta.
kun impulssi saavuttaa motorisen yksikön lihaskuidut, se stimuloi kussakin sarkomeerissa aktiini-ja myosiinifilamenttien välisen reaktion. Tämä reaktio johtaa supistumisen alkuun ja liukuhehkuteoriaan.
impulssin saapumisesta syntynyt reaktio stimuloi myosiinifilamentin ”päitä” kurottautumaan eteenpäin, kiinnittymään aktiinifilamenttiin ja vetämään aktiinia kohti sarkomeerin keskustaa. Tämä prosessi tapahtuu samanaikaisesti kaikissa sarkomeereissa, joiden loppuprosessi on kaikkien sarkomeerien lyheneminen.
troponiini on kolmen proteiinin kompleksi, joka on olennainen lihasten supistumiseen. Troponiini on kiinni aktiinifilamenttien sisältämässä proteiinissa tropomyosiinissa, kuten alla olevasta kuvasta näkyy. Kun lihas on rento tropomyosiini estää kiinnityskohtien myosiinin cross sillat (päät), mikä estää supistumisen.
kun hermoimpulssi kiihottaa lihasta supistumaan, kalsiumkanavat avautuvat sarkoplasmaisessa retikulumissa (joka on tehokkaasti lihaksen kalsiumin varastotila) ja vapauttavat kalsiumia sarkoplasmaan (nesteeseen lihassolussa). Osa tästä kalsiumista kiinnittyy troponiiniin, joka aiheuttaa lihassolussa muutoksen, joka siirtää tropomyosiinin pois tieltä, jotta poikkisillat voivat kiinnittyä ja tuottaa lihasten supistumista.
yhteenvetona voidaan lihassupistuksen liukuhehkuteoria jakaa neljään eri vaiheeseen, jotka ovat;
1. Lihasten aktivointi: liikehermo stimuloi toimintapotentiaalia (impulssi) välittämään hermosolun hermoliitokseen. Tämä stimuloi sarkoplasmaista retikkiä vapauttamaan kalsiumia lihassoluun.
2. Lihasten supistuminen: kalsium tulvii lihassoluun sitoutuen troponiiniin, jolloin aktiini ja myosiini sitoutuvat. Aktiini-ja myosiiniristeyssillat sitovat ja supistuvat käyttämällä ATP: tä energiana (ATP on energiayhdiste, jota kaikki solut käyttävät toimintansa polttoaineena – tätä käsitellään yksityiskohtaisemmin ptdirectin energiajärjestelmäkansiossa).
3. Lataus: ATP syntetisoidaan uudelleen (valmistetaan uudelleen), jolloin aktiini ja myosiini säilyttävät vahvan sitoutumistilansa
4. Rentoutuminen: rentoutuminen tapahtuu, kun hermojen stimulaatio pysähtyy. Tämän jälkeen kalsium pumpataan takaisin sarkoplasmiseen retikulumiin, joka rikkoo aktiinin ja myosiinin välisen yhteyden. Aktiini ja myosiini palaavat sitoutumattomaan tilaansa aiheuttaen lihaksen rentoutumisen. Vaihtoehtoisesti rentoutuminen (epäonnistuminen) tapahtuu myös silloin, kun ATP: tä ei ole enää saatavilla.
luustolihaksen supistumisen varalta;
1. Täytyy olla hermoärsyke
2. Lihassoluissa täytyy olla kalsiumia
3. ATP: n on oltava saatavilla energiaksi
, joten muutamat asiat voivat pysäyttää supistumisen;
1. Energiajärjestelmän väsymys: Ei ole enää ATP jäljellä lihassolussa, joten se ei voi pitää supistumista.
2. Hermosto väsymys: hermosto ei pysty luomaan impulsseja riittävästi tai riittävän nopeasti ylläpitää ärsyke ja aiheuttaa kalsiumin vapautumista.
3. Vapaaehtoinen hermoston ohjaus: hermo, joka käskee lihaksen supistua lakkaa lähettämästä tätä signaalia, koska aivot käskevät sitä, joten kalsiumioneja ei enää pääse lihassoluun ja supistuminen pysähtyy.
4. Sensory nervous system information: Esimerkiksi sensorinen neuroni (hermot, jotka havaitsevat ärsykkeitä, kuten kipua tai kuinka raskas jokin on) antaa palautetta aivoille osoittaen, että lihas on loukkaantunut, kun yrität nostaa raskasta painoa ja näin ollen impulssi, että lihas kertoo sen supistua, on pysähtynyt.
kuntosalilla tai harjoituksen aikana käytännössä kaikki esiintyvä lihasväsymys on energiajärjestelmäväsymystä. Toisin sanoen lihaksen työnopeutta ei voida ylläpitää, koska ATP: tä (energiaa) ei voida enää antaa. Vahvuus ja hypertrofia (koulutus tehdä lihaksia vahvempi tai isompi) koulutus ovat parhaita esimerkkejä tyyppisiä koulutusta, joka voi aiheuttaa lihasten vajaatoiminta johtuu energiajärjestelmän väsymys.