筋肉収縮: 神経伝達物質および化学反応は、どのように筋肉や骨を動かすのか

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大腿四頭筋

大腿四頭筋群の筋肉が収縮すると、足をまっすぐにして膝関節を伸ばします。

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筋肉系と動作の説明

人体骨格の骨は、どのように動くのか? 骨格筋は、機械的に収縮および弛緩して、身体を動かします。 神経系からのメッセージによって、こうした筋肉収縮が引き起こされます。 プロセス全体が筋肉収縮の機序と呼ばれ、次の3つのステップに要約されます:

(1) メッセージは、神経系から筋肉系へと伝わり、化学反応を引き起こします。

(2) 化学反応によって、筋肉を短くするような方法で筋線維自体を再編成します—これが収縮です。

(3) 神経系の信号がこれ以上ない場合には、化学的プロセスが逆戻りし、筋線維が再び再編成され筋肉が弛緩します。

筋肉収縮の機序の段階をもう少し詳しく見てみます。

1. 活動電位が神経に沿って筋肉に移動すると、筋肉収縮が引き起こされます。

筋肉の神経支配プロセス

神経系が信号を生成すると筋肉収縮が始まります。 信号(活動電位と呼ばれるインパルス)が運動ニューロンと呼ばれる種類の神経細胞を移動します。 神経筋接合部は、運動ニューロンが筋細胞に到達する場所の名前です。 骨格筋の組織は、筋線維と呼ばれる細胞です。 神経系の信号が神経筋接合部に到達すると、運動ニューロンによって化学的メッセージが放出されます。 化学的メッセージ(アセチルコリンと呼ばれる神経伝達物質)が筋線維の外側にある受容体と結合します。 これによって筋肉内で、化学反応が始まります。

2. アセチルコリンが放出され、筋肉膜上の受容体と結合します

サルコメア(筋節)の収縮状態

アセチルコリンが筋線維膜上の受容体と結合すると、筋線維内で多段階の分子過程が始まります。 筋線維内部のタンパク質が、互いに相互作用できる長鎖を組織し、再組織されて短くなり弛緩します。 アセチルコリンが筋線維の膜上の受容体に到達すると、膜チャンネルが開き、弛緩した筋線維が収縮するプロセスが始まります:

  • チャンネルが開くことで、ナトリウムイオンが筋線維の細胞質に流入することができるようになります。
  • ナトリウの流入により、筋線維にメッセージが送られ、貯蔵されていたカルシウムイオンの放出も起こります。
  • カルシウムイオンは、筋線維内に拡散します。
  • 筋細胞内の複数のタンパク質鎖の結びつきが変化すると、収縮が引き起こされます。

3. 神経系の信号がなくなると、筋線維が弛緩します

アクチンとミオシンフィラメントの弛緩状態

筋線維にインパルスを送る運動ニューロンの刺激が止まると、筋線維のタンパク質の再編成を引き起こす化学反応が止まります。 これによって、筋線維内の化学的プロセスが逆転し、筋肉が弛緩します。

外部リソース

サルコメアの太いフィラメントと細いフィラメントを含む骨格筋の構造についての説明。 ヒューストン大学: 保健およびヒューマンパフォーマンス学部。http://grants.hhp.coe.uh.edu/clayne/6397/unit3.htm

滑り説を支持する証拠について分析。 テネシー大学、ノックスビル: 環境モデリング研究所。 http://www.tiem.utk.edu/~gross/bioed/webmodules/muscles.html

Visible Bodyの解剖学的構造と生理学はガイド付きの視覚的に優れたプレゼンテーションで、各構体系の詳細情報を提供します。