Dwarsgestreepte spieren, ook bekend als skeletspieren, trekken samen via een complex proces waarbij de interactie van actine- en myosinefilamenten, de fundamentele bouwstenen van spiervezels, betrokken is. Het contractieproces wordt veroorzaakt door zenuwimpulsen die ervoor zorgen dat calciumionen vrijkomen uit het sarcoplasmatisch reticulum, de interne calciumopslag van de spiercel. Hier is een stapsgewijze uitleg van hoe dwarsgestreepte spieren samentrekken:

1. Zenuwimpuls:

- Een zenuwimpuls bereikt de spiervezel, waardoor acetylcholine, een neurotransmitter, vrijkomt in de synaptische spleet (de opening tussen de zenuw- en spiercellen).

- Acetylcholine bindt zich aan specifieke receptoren op het spiercelmembraan, wat leidt tot het genereren van een actiepotentiaal.

2. Actiepotentieel:

- Het actiepotentiaal beweegt zich langs het spiercelmembraan en veroorzaakt de invaginatie van het membraan op specifieke plaatsen die transversale tubuli (T-tubuli) worden genoemd.

3. Calciumafgifte:

- De T-tubuli zijn nauw verbonden met het sarcoplasmatisch reticulum, dat calciumionen opslaat.

- Het actiepotentiaal veroorzaakt een conformationele verandering in de T-tubuli, wat leidt tot het openen van calciumkanalen op het sarcoplasmatisch reticulum.

- Calciumionen stromen uit het sarcoplasmatisch reticulum naar de sarcomeer (de contractiele eenheid van de spiervezel).

4. Calciumbinding aan troponine:

- In de sarcomeer binden calciumionen zich aan een eiwit genaamd troponine, dat deel uitmaakt van het troponine-tropomyosinecomplex.

- Deze binding veroorzaakt een conformationele verandering in het troponine-tropomyosinecomplex, waardoor een bindingsplaats op het actinefilament bloot komt te liggen.

5. Myosinekop bindt aan actine:

- Myosine, een motoreiwit, heeft twee bolvormige koppen die zich kunnen binden aan ATP (adenosinetrifosfaat), de energievaluta van de cel, en deze kunnen hydrolyseren.

- Met calcium gebonden aan troponine kunnen de myosinekoppen nu binden aan de blootgestelde bindingsplaatsen op het actinefilament.

6. Krachtslag:

- Eenmaal gebonden aan actine ondergaan de myosinekoppen een conformationele verandering, waardoor ze gaan draaien en het actinefilament naar het midden van de sarcomeer trekken.

- Deze beweging staat bekend als de krachtslag en resulteert in een verkorting van de sarcomeer.

7. Kruisbrugvorming en glijdend filamentmechanisme:

- De krachtslag leidt tot de vorming van kruisbruggen tussen de myosinekoppen en de actinefilamenten.

- Zolang calcium aanwezig is en ATP beschikbaar is, zullen de myosinekoppen zich blijven binden aan actine, krachtslagen ondergaan en actine vrijgeven, waardoor de filamenten langs elkaar heen glijden.

- Dit glijdende filamentmechanisme verkort de sarcomeer en genereert spiercontractie.

8. Ontspanning:

- Wanneer de zenuwimpuls stopt en de calciumspiegels in de sarcopere afnemen, worden calciumionen actief teruggepompt in het sarcoplasmatisch reticulum.

- Zonder calcium gebonden aan troponine keert het troponine-tropomyosinecomplex terug naar zijn oorspronkelijke conformatie, waardoor de myosinebindingsplaatsen op actine worden geblokkeerd.

- Myosinekoppen komen los van actine en de sarcomeer ontspant.

Door dit proces te herhalen kunnen dwarsgestreepte spieren samentrekken en ontspannen, waardoor gecontroleerde bewegingen en verschillende fysieke activiteiten mogelijk zijn.