Klíčový rozdíl – kontrakce kosterního a hladkého svalstva
Svaly dodávají tělu tvar a zapojují se do pohybu a různých dalších funkcí těla. Zapojují se do různých činností těla, které jsou řízeny dobrovolnými i nedobrovolnými kontrolami. Existují tři hlavní typy svalů, a to kosterní sval, srdeční sval a hladký sval. Kosterní svaly jsou připojeny ke kosternímu systému a hladké svaly se nacházejí ve stěnách dutých orgánů, jako je žaludek, močový měchýř, děloha atd. Při kontrakci kosterního svalstva hraje nedílnou roli speciální typ proteinu zvaný troponin, zatímco troponin není podílí se na kontrakci hladkého svalstva. To je klíčový rozdíl mezi kosterním svalstvem a kontrakcí hladkého svalstva.
Co je kontrakce kosterního svalstva?
V kontextu kontrakce kosterního svalstva se všechny kosterní svaly stahují prostřednictvím série elektrochemických signálů, které pocházejí z mozku. Tyto signály procházejí nervovým systémem do motorického neuronu, který se nachází ve vláknech kosterního svalstva. Signál spustí proces svalové kontrakce. Při popisu struktury vlákna kosterního svalu na jeho základní úrovni je tvořeno menší vláknitou jednotkou, která se označuje jako myofibrily. V myofibrilách jsou přítomny speciální typy kontraktilních proteinů. Tyto kontraktilní proteiny jsou aktin a myosin. Jsou to nejdůležitější složky kosterního svalstva, pokud jde o kontrakci.
Aktinová a myosinová vlákna se vzájemně posouvají dovnitř a ven, což iniciuje proces svalové kontrakce. Proto je tento proces známý jako „teorie posuvných vláken“kvůli klouzání těchto kontraktilních proteinů přes sebe. Existuje jen málo důležitých struktur, které se dostanou do centra pozornosti při popisu kontrakce kosterního svalstva. Jsou to myofibrila, sarkomera (což je funkční jednotka myofibril), aktin a myosin, tropomyosin (protein, který se váže na aktin při regulaci svalové kontrakce) a troponin (což je komplex tří proteinů, který je přítomen v tropomyosinu). jednotka).
Zpočátku nervový impuls generovaný mozkem prochází nervovým systémem do místa označovaného jako neuromuskulární spojení. To způsobuje uvolňování acetylcholinu, což je neurotransmiter. To vede ke stavu depolarizace. To má za následek uvolnění iontů vápníku (Ca2+) ze sarkoplazmatického retikula. Ca2+ se váže na troponin, který mění svůj tvar a způsobuje pohyb tropomyosinu z proteinu aktinu (aktivní místo aktinu). Tento jev iniciuje vazbu myosinu (hlavičky myosinu) na aktin. To tvoří křížový můstek mezi těmito dvěma kontraktilními proteiny. Přeměna ATP na ADP + Pi, uvolňuje energii a umožňuje vtažení aktinových filamentů dovnitř myozinem. Tento tah zkracuje sval.
Obrázek 01: Kontrakce kosterního svalstva
Když se molekula ATP naváže na myosin, oddělí se od aktinového vlákna a přeruší vytvořený křížový můstek. Tento proces probíhá nepřetržitě, dokud se nervový stimul nezastaví a není přítomno dostatečné množství ATP a Ca2+. Když impuls ustane, Ca2+ se vrátí zpět do sarkoplazmatického retikula a aktinové vlákno se přesune do své klidové polohy. Tím se sval prodlouží do jeho normální polohy.
Co je kontrakce hladkého svalstva?
Kontrakce hladkého svalstva probíhá jako nervová stimulace a také humorální stimulací. Celý proces kontrakce by mohl být řízen pomocí vnější a vnitřní kontroly. V rámci vnějšího se skládá z neuronální kontroly a humorální kontroly. Neuronální kontrola probíhá za přítomnosti sympatických vláken, která řídí jak konstrikci, tak relaxaci. Relaxace je primárně způsobena β adrenergními receptory a kontrakce je způsobena α adrenergními receptory. Pod humorální kontrolní složkou různé sloučeniny, jako je angiotensin II, epinefrin, vasopresin, indukují kontrakci a relaxaci.
Lokální humorální kontrola a myogenní autoregulace probíhají pod vnitřní kontrolou. Při myogenní autoregulaci probíhá jako reakce na spontánní depolarizaci a kontrakci, která probíhá v hladké svalovině. Tento regulační systém není přítomen v každém hladkém svalu těla, ale primárně se nachází v krevních cévách, jako je aferentní glomerulární arteriola. Během lokální humorální kontroly vedou sloučeniny, které jsou vylučovány buňkami, které napodobují autokrinní a parakrinní buňky, ke kontrakci a relaxaci vláken hladkého svalstva. Tyto sloučeniny zahrnují bradykinin, prostaglandiny, tromboxan, endotelin, adenosin a histamin. Endotelin je považován za nejúčinnější konstriktor, zatímco adenosin je považován za nejhojnější vazodilatátor.
Během kontrakce hladkého svalstva se akční potenciál generovaný v sympatickém motorickém neuronu pohybuje a dosahuje synaptického zakončení a způsobuje indukci přílivu Ca2+ do cytoplazmy. Zvýšení koncentrace Ca2+ v buňce vede k rozvoji konformačních změn v mikrotubulech neurálního cytoskeletu. To způsobí uvolnění norepinefrinu, což je neurotransmiter do intersticiálního prostoru.
Obrázek 02: Kontrakce hladkého svalstva
Norepinefrin se pohybuje do buněk hladkého svalstva a váže se na kanálový receptor, který je spojen s G proteinem. To má za následek vytvoření komplexu přenašeče a receptoru a aktivaci G proteinu. Také nahromaděný Ca2+ v buňce vede k vazbě s kalmodulinem a tvoří Ca2+-kalmodulinový komplex. Tento komplex váže a aktivuje kinázu myosinového lehkého řetězce (MLCK). MLCK zahrnuje fosforylační reakci, která fosforyluje lehký řetězec myosinu a umožňuje navázání křížového můstku myosinu na aktinová vlákna. To iniciuje kontrakci. Tento proces je ukončen defosforylací lehkého řetězce myosinu a zapojením enzymu Myosin Light Chain Phosphatase (MLCP).
Jaké jsou podobnosti mezi kontrakcí kosterního a hladkého svalstva?
- Kontrakce kostry i hladkého svalstva závisí na koncentraci Ca2+.
- Kontrakce kostry i hladkého svalstva jsou velmi důležité pro udržení pohybu a tvaru těla.
Jaký je rozdíl mezi kontrakcemi kosterního a hladkého svalstva?
Kontrakce kostry vs. kontrakce hladkého svalstva |
|
| Kontrakce kosterních svalů je proces stahování kosterních svalů prostřednictvím řady elektrochemických signálů, které pocházejí z mozku. | Kontrakce hladkého svalstva je proces způsobený klouzáním aktinových a myosinových vláken po sobě. |
| Rychlost kontrakce | |
| Kontrakce kosterního svalstva probíhá různou rychlostí. | Kontrakce hladkého svalstva je velmi pomalá. |
| Protein troponin | |
| Kontrakce kosterního svalstva zahrnuje troponin. | Kontrakce hladkého svalstva nezahrnuje troponin. |
Shrnutí – Kosterní vs kontrakce hladkého svalstva
Všechny kosterní svaly se stahují prostřednictvím série elektrochemických signálů, které pocházejí z mozku. Při popisu struktury vlákna kosterního svalu na jeho základní úrovni je tvořeno menšími vláknovými jednotkami, které se označují jako myofibrily. V myofibrilách jsou přítomny speciální typy kontraktilních proteinů. Tyto kontraktilní proteiny jsou aktin a myosin. Kontrakce kosterního svalstva je založena na teorii posuvných vláken. Během kontrakce hladkého svalstva vzniká v sympatickém motorickém neuronu akční potenciál. Celý proces kontrakce hladkého svalstva by mohl být řízen pomocí vnější a vnitřní kontroly. V rámci vnějšího se skládá z neuronální kontroly a humorální kontroly. Lokální humorální kontrola a myogenní autoregulace probíhají pod vnitřní kontrolou.
