Kľúčový rozdiel – kontrakcia kostrového a hladkého svalstva
Svaly tvarujú telo a zapájajú sa do pohybu a rôznych iných funkcií tela. Zapájajú sa do rôznych činností tela, ktoré sú kontrolované dobrovoľnými aj nedobrovoľnými kontrolami. Existujú tri hlavné typy svalov, a to kostrové svalstvo, srdcové svalstvo a hladké svalstvo. Kostrové svaly sú pripevnené ku kostrovému systému a hladké svaly sa nachádzajú v stenách dutých orgánov, ako je žalúdok, močový mechúr, maternica atď. Počas kontrakcie kostrového svalstva hrá neoddeliteľnú úlohu špeciálny typ proteínu nazývaného troponín, zatiaľ čo troponín nie je podieľa sa na kontrakcii hladkého svalstva. Toto je kľúčový rozdiel medzi kontrakciou kostrového svalstva a hladkého svalstva.
Čo je kontrakcia kostrového svalstva?
V kontexte kontrakcie kostrového svalstva sa všetky kostrové svaly sťahujú prostredníctvom série elektrochemických signálov, ktoré vznikajú v mozgu. Tieto signály prechádzajú cez nervový systém do motorického neurónu, ktorý sa nachádza vo vláknach kostrového svalstva. Signál spustí proces svalovej kontrakcie. Pri popise štruktúry vlákna kostrového svalstva na jeho základnej úrovni je tvorené menšou vláknitou jednotkou, ktorá sa označuje ako myofibrily. V myofibrilách sú prítomné špeciálne typy kontraktilných proteínov. Tieto kontraktilné proteíny sú aktín a myozín. Sú to najdôležitejšie zložky kostrového svalstva, pokiaľ ide o kontrakcie.
Aktínové a myozínové vlákna sa navzájom posúvajú a vysúvajú, čo iniciuje proces svalovej kontrakcie. Preto je tento proces známy ako „teória posuvných vlákien“v dôsledku kĺzania týchto kontraktilných proteínov cez seba. Pri opise kontrakcie kostrového svalstva je niekoľko dôležitých štruktúr, ktoré sa dostávajú do centra pozornosti. Sú to myofibrila, sarkoméra (ktorá je funkčnou jednotkou myofibrily), aktín a myozín, tropomyozín (proteín, ktorý sa viaže na aktín pri regulácii svalovej kontrakcie) a troponín (čo je komplex troch proteínov, ktorý je prítomný v tropomyozíne). jednotka).
Na začiatku nervový impulz generovaný mozgom prechádza nervovým systémom do miesta označovaného ako neuromuskulárne spojenie. To spôsobuje uvoľňovanie acetylcholínu, čo je neurotransmiter. To vedie k stavu depolarizácie. Výsledkom je uvoľnenie vápenatých iónov (Ca2+) zo sarkoplazmatického retikula. Ca2+ sa viaže na troponín, ktorý mení svoj tvar a spôsobuje pohyb tropomyozínu z aktínového proteínu (aktívne miesto aktínu). Tento jav iniciuje väzbu myozínu (hlavy myozínu) na aktín. Toto tvorí krížový mostík medzi týmito dvoma kontraktilnými proteínmi. Premena ATP na ADP + Pi, uvoľňuje energiu a umožňuje vťahovanie aktínových filamentov dovnútra myozínom. Toto ťahanie skracuje sval.
Obrázok 01: Kontrakcia kostrového svalstva
Keď sa molekula ATP naviaže na myozín, odpojí sa od aktínového vlákna a preruší vytvorený krížový mostík. Tento proces prebieha nepretržite, kým sa nervový stimul nezastaví a nie je prítomné dostatočné množstvo ATP a Ca2+. Keď impulz ustane, Ca2+ sa vráti späť do sarkoplazmatického retikula a aktínové vlákno sa presunie do svojej pokojovej polohy. Tým sa sval predĺži do jeho normálnej polohy.
Čo je kontrakcia hladkého svalstva?
K kontrakcii hladkého svalstva dochádza ako nervová stimulácia a tiež humorálna stimulácia. Celý proces kontrakcie by mohol byť riadený pomocou vonkajšej a vnútornej kontroly. Vonkajšie sa skladá z neuronálnej kontroly a humorálnej kontroly. Neurónová kontrola prebieha za prítomnosti sympatických vlákien, ktoré kontrolujú zovretie aj relaxáciu. Relaxácia je primárne spôsobená β adrenergnými receptormi a kontrakcia je spôsobená α adrenergnými receptormi. Pod zložkou humorálnej kontroly rôzne zlúčeniny, ako je angiotenzín II, epinefrín, vazopresín, vyvolávajú kontrakciu a relaxáciu.
Lokálna humorálna kontrola a myogénna autoregulácia prebiehajú pod vnútornou kontrolou. Počas myogénnej autoregulácie prebieha ako odpoveď na spontánnu depolarizáciu a kontrakciu, ktorá prebieha v hladkom svalstve. Tento regulačný systém nie je prítomný v každom hladkom svale tela, ale primárne sa nachádza v krvných cievach, ako je aferentná glomerulárna arteriola. Počas lokálnej humorálnej kontroly vedú zlúčeniny, ktoré sú vylučované bunkami, ktoré napodobňujú autokrinné a parakrinné bunky, ku kontrakcii a relaxácii hladkých svalových vlákien. Tieto zlúčeniny zahŕňajú bradykinín, prostaglandíny, tromboxán, endotelín, adenozín a histamín. Endotelín sa považuje za najsilnejší konstriktor, zatiaľ čo adenozín sa považuje za najrozšírenejší vazodilatátor.
Počas kontrakcie hladkého svalstva sa akčný potenciál generovaný v sympatickom motorickom neuróne pohybuje a dosahuje synaptický koniec a spôsobuje indukciu prítoku Ca2+ do cytoplazmy. Zvýšenie koncentrácie Ca2+ v bunke vedie k rozvoju konformačných zmien v mikrotubuloch nervového cytoskeletu. To spôsobí uvoľnenie norepinefrínu, čo je neurotransmiter do intersticiálneho priestoru.
Obrázok 02: Stiahnutie hladkého svalstva
Norepinefrín sa presúva do buniek hladkého svalstva a viaže sa na kanálový receptor, ktorý je spojený s G proteínom. To vedie k vytvoreniu komplexu transmiterového receptora a aktivácii G proteínu. Taktiež nahromadený Ca2+ v bunke vedie k väzbe s kalmodulínom a vytvára Ca2+-kalmodulínový komplex. Tento komplex viaže a aktivuje kinázu myozínového ľahkého reťazca (MLCK). MLCK zahŕňa fosforylačnú reakciu, ktorá fosforyluje ľahký reťazec myozínu a umožňuje väzbu myozínového krížového mostíka na aktínové vlákna. To iniciuje kontrakciu. Tento proces je ukončený defosforyláciou ľahkého reťazca myozínu a zapojením enzýmu fosfatázy myozínového ľahkého reťazca (MLCP).
Aké sú podobnosti medzi kontrakciou kostrového a hladkého svalstva?
- Kontrakcie kostry aj hladkého svalstva závisia od koncentrácie Ca2+.
- Sťahy kostry aj hladkého svalstva sú veľmi dôležité pre udržanie pohybu a tvaru tela.
Aký je rozdiel medzi kontrakciou kostrového a hladkého svalstva?
Sťahy kostry vs. kontrakcie hladkého svalstva |
|
| Kontrakcia kostrových svalov je proces sťahovania kostrových svalov prostredníctvom série elektrochemických signálov, ktoré vznikajú v mozgu. | Kontrakcia hladkého svalstva je proces spôsobený kĺzaním aktínových a myozínových filamentov po sebe. |
| Rýchlosť kontrakcie | |
| K kontrakcii kostrových svalov dochádza rôznymi rýchlosťami. | Kontrakcia hladkého svalstva je veľmi pomalá. |
| Proteín troponín | |
| Kontrakcia kostrových svalov zahŕňa troponín. | Sťahy hladkého svalstva nezahŕňajú troponín. |
Zhrnutie – Sťahovanie kostrového a hladkého svalstva
Všetky kostrové svaly sa sťahujú prostredníctvom série elektrochemických signálov, ktoré vznikajú v mozgu. Pri popise štruktúry vlákna kostrového svalstva na jeho základnej úrovni sa skladá z menších vláknitých jednotiek, ktoré sa označujú ako myofibrily. V myofibrilách sú prítomné špeciálne typy kontraktilných proteínov. Tieto kontraktilné proteíny sú aktín a myozín. Kontrakcia kostrového svalstva je založená na teórii posuvného vlákna. Počas kontrakcie hladkého svalstva sa v sympatickom motorickom neuróne vytvára akčný potenciál. Celý proces kontrakcie hladkého svalstva by mohol byť riadený prostriedkami vonkajšej a vnútornej kontroly. Vonkajšie sa skladá z neuronálnej kontroly a humorálnej kontroly. Lokálna humorálna kontrola a myogénna autoregulácia prebiehajú pod vnútornou kontrolou.
