In de spierfysiologie verwijst contractie naar het proces waarbij spieren kracht genereren en korter of gespannen worden. Wanneer een spier samentrekt, trekt deze aan de bevestigingspunten, waardoor beweging in een gewricht kan ontstaan.

Het basismechanisme van spiercontractie omvat de theorie van de glijdende filamenten. Hier is een overzicht van het proces:

Actine- en myosinefilamenten:Spieren bestaan ​​uit lange, parallelle bundels eiwitfilamenten die actine en myosine worden genoemd. Actinefilamenten zijn dun en bevatten een eiwit dat actine wordt genoemd, terwijl myosinefilamenten dikker zijn en een eiwit bevatten dat myosine wordt genoemd.

Motoreenheden:Spieren zijn onderverdeeld in talrijke motoreenheden, elk bestaande uit een motorneuron en de spiervezels die het innerveert. Wanneer een motorneuron een signaal van het zenuwstelsel ontvangt, geeft het neurotransmitters vrij die zich binden aan receptoren op de spiervezels.

Calciumafgifte:De binding van neurotransmitters veroorzaakt de afgifte van calciumionen (Ca2+) uit het sarcoplasmatisch reticulum, het calciumopslagorganel in spiercellen.

Calcium bindt aan troponine:Calciumionen binden zich aan een eiwit genaamd troponine, dat zich op de actinefilamenten bevindt. Deze binding veroorzaakt een conformationele verandering in troponine, waardoor een blokkerend molecuul genaamd tropomyosine wordt verwijderd van de bindingsplaatsen op de actinefilamenten.

Myosinekopbinding:De blootgestelde bindingsplaatsen op de actinefilamenten kunnen nu interageren met de koppen van myosinemoleculen. Elke myosinekop heeft een bolvormige structuur die een adenosinetrifosfaat (ATP) -molecuul bevat, dat als energiebron dient.

ATP-hydrolyse:De binding van myosinekoppen aan actinefilamenten veroorzaakt de hydrolyse van ATP in adenosinedifosfaat (ADP) en anorganisch fosfaat (Pi). Deze hydrolysegebeurtenis levert de energie voor spiercontractie.

Power Stroke:Na ATP-hydrolyse vindt er een conformationele verandering plaats in de myosinekop, waardoor deze gaat draaien en het actinefilament naar het midden van de sarcomeer (de zich herhalende eenheid van een spiervezel) trekt. Deze trekkende actie, bekend als de krachtslag, resulteert in het verkorten van de spiervezel en het genereren van kracht.

Ontspanning:Zodra het actiepotentiaal is geëindigd, worden calciumionen actief teruggepompt in het sarcoplasmatisch reticulum en losgemaakt van troponine. Dit leidt tot het opnieuw binden van tropomyosine aan de actinefilamenten, waardoor de myosinebindingsplaatsen worden geblokkeerd en de spier ontspant.

Door deze cyclus van samentrekking en ontspanning voortdurend te herhalen, kunnen spieren beweging genereren, hun houding behouden en verschillende lichaamsfuncties uitvoeren waarvoor krachtproductie nodig is. De coördinatie van meerdere motoreenheden binnen een spier en de input van het zenuwstelsel zorgen voor nauwkeurige controle en regulering van spiercontracties.