Spiercontractie is het proces waarbij spiercellen korter worden, waardoor kracht en beweging ontstaat. Het gaat om een ​​complexe reeks gebeurtenissen die plaatsvinden op moleculair en cellulair niveau. Hier is een algemeen overzicht van wat er gebeurt als een spier samentrekt:

1. Actiepotentieel:

- Wanneer een spier een signaal van het zenuwstelsel ontvangt, wordt een elektrische impuls gegenereerd die bekend staat als een actiepotentiaal.

- Het actiepotentiaal beweegt zich langs het oppervlaktemembraan van de spiervezel, waardoor het depolariseert.

2. Calciumafgifte:

- De depolarisatie van het spiervezelmembraan veroorzaakt de afgifte van calciumionen (Ca2+) uit het sarcoplasmatisch reticulum (SR), de interne calciumopslag van de spiercel.

3. Calcium-troponine-interactie:

- Calciumionen binden zich aan troponine, een regulerend eiwit dat zich op de dunne filamenten (actinefilamenten) in de spiervezel bevindt.

4. Myosine-actine-interactie:

- De binding van calcium aan troponine veroorzaakt een conformationele verandering die een bindingsplaats op actine blootlegt voor de kop van myosine, een motoreiwit.

- Myosinekoppen binden zich aan de blootliggende bindingsplaats op actine en vormen kruisbruggen tussen de dikke filamenten (myosinefilamenten) en dunne filamenten.

5. Krachtslag:

- Myosinekoppen ondergaan een conformationele verandering, die kracht genereert door de dunne filamenten naar het midden van de sarcomeer (de zich herhalende eenheid van de spiervezel) te trekken.

- Dit glijden van dunne filamenten langs de dikke filamenten veroorzaakt spiercontractie.

6. ATP-hydrolyse:

- De energie die nodig is voor de krachtslag is afkomstig van de hydrolyse van adenosinetrifosfaat (ATP) door myosine.

- Elke myosinekop bevat een ATPase-enzym dat ATP afbreekt in adenosinedifosfaat (ADP) en anorganisch fosfaat (Pi), waardoor energie vrijkomt.

7. Spierontspanning:

- Wanneer de elektrische prikkel eindigt, worden de calciumionen door calciumpompen terug in de SR gepompt.

- Naarmate de calciumspiegels dalen, keert het troponine-tropomyosinecomplex terug naar zijn oorspronkelijke positie, waardoor de bindingsplaats op actine wordt geblokkeerd.

- Myosinekoppen komen los van actine en de spiervezel ontspant.

De gecoördineerde samentrekking en ontspanning van spiervezels maken beweging mogelijk, waaronder samentrekkingen van skeletspieren voor willekeurige bewegingen, samentrekkingen van de hartspier voor de hartfunctie, en samentrekkingen van gladde spieren voor onwillekeurige bewegingen zoals de spijsvertering en de regulering van de bloedvaten.