Qual è il ruolo dell'azione potenziale nei muscoli?

Quando le cellule muscolari vengono stimolate, si contraggono ed esercitano una forza in una direzione. La stimolazione delle cellule muscolari è causata dagli impulsi nervosi trasportati dal sistema nervoso centrale ai muscoli. Quando l'impulso nervoso raggiunge la fine del neurone, provoca un trasferimento del potenziale d'azione nei muscoli, che porta a una contrazione.

Esistono tre tipi di cellule muscolari nel corpo, che sono cardiache, lisce e scheletriche. Il muscolo cardiaco si trova solo nel cuore e ha il suo metodo intrinseco per contrarre, anche se i nervi possono stimolarlo ad accelerare o rallentare se necessario. La muscolatura liscia si trova negli strati circostanti gli organi ed è stimolata dal sistema nervoso autonomo o involontario. Il muscolo scheletrico è costituito da fibre e provoca movimento. Il potenziale d'azione nei muscoli dello scheletro è esercitato dal sistema nervoso somatico o volontario.

Le cellule muscolari non si contrarranno da sole, ma devono prima essere stimolate da un impulso nervoso. Gli assoni dei neuroni incontrano le cellule muscolari nella giunzione neuromuscolare. Per garantire che la contrazione muscolare sia simultanea e veloce, ci sono molte giunzioni neuromuscolari trovate in un muscolo. Tutti questi neuroni inviano impulsi allo stesso tempo per iniziare un potenziale d'azione nei muscoli. Avere molte giunzioni neuromuscolari per ciascun muscolo consente al corpo di controllare la forza della contrazione variando il numero di unità che inviano l'impulso al muscolo.

Quando il potenziale d'azione raggiunge l'estremità terminale dell'assone in corrispondenza di una giunzione neuromuscolare, le vescicole si fondono con la membrana cellulare per consentire il rilascio di un neurotrasmettitore - acetilcolina. Il neurotrasmettitore si diffonde attraverso lo spazio tra il neurone e la cellula muscolare, fino a raggiungere il sarcolemma, che è la membrana che circonda una cellula muscolare. L'acetilcolina fa cambiare la permeabilità del sarcolemma, in modo che gli ioni sodio possano entrare e uscire dalla membrana. Questo cambiamento di ioni depolarizza la membrana e provoca un potenziale d'azione nei muscoli per essere sparato.

Quando un muscolo è a riposo, la tropomiosina blocca i siti di legame della miosina trovati sui filamenti di actina. Durante una contrazione, la miosina si attacca all'actina ed esegue un tipo di azione a remi lungo i filamenti di actina. Questo fa contrarre il muscolo. Perché ciò accada, la miosina deve essere in grado di legarsi all'actina, quindi la tropomiosina deve essere spostata.

La depolarizzazione causata dall'impulso nervoso si diffonde attraverso il sarcolemma e il sistema T - un sistema di tubi collegati al reticolo sarcoplasmatico. Sia il sistema T che il reticolo sarcoplasmatico contengono ioni calcio, che vengono rilasciati quando esiste un potenziale d'azione nei muscoli. Gli ioni calcio si diffondono in tutta la cellula muscolare e si attaccano a una proteina chiamata troponina, che è attaccata ai filamenti di tropomiosina trovati sulle fibre di actina. La troponina cambia forma quando gli ioni calcio si attaccano ad essa, che sposta i filamenti di tropomiosina e libera i siti di legame della miosina lungo le fibre di actina. La miosina ora può entrare in contatto con actina e causare una contrazione muscolare.