Wat is de rol van actiepotentieel in spieren?
Wanneer spiercellen worden gestimuleerd, trekken ze samen en oefenen ze een kracht in één richting uit. Stimulatie van spiercellen wordt veroorzaakt door zenuwimpulsen die van het centrale zenuwstelsel naar de spieren worden gedragen. Wanneer de zenuwimpuls het einde van het neuron bereikt, veroorzaakt dit een overdracht van het actiepotentieel in spieren, wat leidt tot een samentrekking.
Er zijn drie soorten spiercellen in het lichaam, die hart, glad en skeletachtig zijn. Hartspier wordt alleen in het hart gevonden en heeft zijn eigen intrinsieke methode voor het samentrekken, hoewel zenuwen het kunnen stimuleren om indien nodig te versnellen of te vertragen. Gladde spieren worden gevonden in lagen rond de organen en worden gestimuleerd door het autonome of onvrijwillige zenuwstelsel. Skeletspier bestaat uit vezels en veroorzaakt beweging. Het actiepotentieel in spieren van het skelet wordt gedragen door het somatische of vrijwillige zenuwstelsel.
Spiercellen zullen niet vanzelf samentrekken, maar moeten eerst worden gestimuleerd door een zenuwimpuls. De axonen van neuronen ontmoeten spiercellen op de neuromusculaire kruising. Om ervoor te zorgen dat spiercontractie gelijktijdig en snel is, zijn er veel neuromusculaire knooppunten in een spier. Al deze neuronen sturen tegelijkertijd impulsen om een actiepotentiaal in spieren te initiëren. Met veel neuromusculaire knooppunten voor elke spier kan het lichaam de kracht van de samentrekking regelen door het aantal eenheden te variëren dat de impuls naar de spier stuurt.
Wanneer het actiepotentiaal het uiteinde van het axon bij een neuromusculaire kruising bereikt, versmelten blaasjes met het celmembraan om de afgifte van een neurotransmitter - acetylcholine mogelijk te maken. De neurotransmitter verspreidt zich over de opening tussen het neuron en de spiercel, totdat het het sarcolemma bereikt, het membraan dat een spiercel omgeeft. Acetylcholine zorgt ervoor dat de permeabiliteit van het sarcolemma verandert, zodat natriumionen het membraan kunnen binnendringen en verlaten. Deze verandering in ionen depolariseert het membraan en veroorzaakt een actiepotentiaal in spieren om te worden afgevuurd.
Wanneer een spier in rust is, blokkeert tropomyosine de myosinebindingsplaatsen op de actinefilamenten. Tijdens een samentrekking hecht myosine aan actine en voert een soort roei-actie uit langs de actinefilamenten. Dit zorgt ervoor dat de spier samentrekt. Om dit te laten gebeuren, moet myosine zich kunnen binden aan actine, dus moet de tropomyosine worden verplaatst.
De depolarisatie veroorzaakt door de zenuwimpuls verspreidt zich over het sarcolemma en het T-systeem - een systeem van buizen verbonden met het sarcoplasmatisch reticulum. Zowel het T-systeem als het sarcoplasmatisch reticulum bevatten calciumionen, die vrijkomen wanneer er een actiepotentiaal in spieren is. De calciumionen diffunderen door de spiercel en hechten zich aan een eiwit genaamd troponine, dat is verbonden met de tropomyosine-filamenten die zich op de actinevezels bevinden. De troponine verandert van vorm wanneer calciumionen eraan hechten, waardoor de tropomyosine-filamenten bewegen en de myosinebindingsplaatsen langs actinevezels vrijkomen. Myosine kan nu in contact komen met actine en een spiercontractie veroorzaken.