Hva er mekanikken for muskelbevegelse?

Muskelbevegelse er et biologisk fenomen som bare relativt nylig har blitt forstått fullt ut av forskere. En svært kompleks hendelsesrekkefølge, mange som foregår på molekylært nivå, noe som gir muskelbevegelse. Det er forskjellige typer muskler i kroppen, men bare skjelettmuskulatur - musklene som beveger bein og ledd - kontrolleres frivillig. Muskler som kontrollerer sirkulasjonssystemet og visse organfunksjoner beveger seg uten vår kontroll, og ofte uten at vi noen gang har lagt merke til det.

Skjelettmuskulatur er sammensatt av lange, tynne celler som også er kjent som muskelfibre. Hver mikroskopisk muskelfiber inneholder mekanismene som er nødvendige for å forårsake muskelbevegelse i liten skala. Blodkar og nevroner er til stede i og rundt grupper av muskelfibre, og de gir energien og nerveinformasjonen som trengs for å bevege muskelen.

Hver muskelfiber er i seg selv et knippe mindre enheter som kalles myofibriller, der muskelbevegelsen har sin opprinnelse. Inne i hver myofibril er tråder eller filamenter laget av to forskjellige proteiner kalt actin og myosin. Disse proteinstrengene er forankret til strukturen til myofibrilen, og ligger parallelt med hverandre. Når de blir utøvd av en nerveimpuls, skyver proteinfilamentene forbi hverandre, som rodene til en robåt gjennom vann.

Proteinfilamentene er i stand til å gjøre dette ved å bruke kjemisk energi avledet fra en forbindelse kjent som adenosintrifosfat (ATP). ATP er blant de mer essensielle kjemikaliene som finnes i kroppen. Det tillater operasjon av hver muskel, inkludert hjertet og mellomgulvet, og livet ville umiddelbart opphørt uten den.

Når myosin- og aktinfilamentene beveger seg forbi hverandre fra en avslappet tilstand, trekker muskelfibrene som en helhet sammen. Når alle cellene i en muskel trekker seg sammen i samme retning, beveger muskelen beinet den er festet til i den retningen. Motsatt, når muskelfibrene deretter slapper av, slapper muskelen som helhet også av. Det er andre, veldig komplekse kjemiske reaksjoner som oppstår, som involverer kalsium og andre elementer som hjelper til med å slå muskelsammentrekninger på og av, men mekanikken i muskelbevegelse utføres av proteinfilamentene.

Muskler er ofte gruppert i par, hvor en sammentrekning av den ene muskelen beveger et bein på en viss måte, og en sammentrekning av den andre muskelen beveger den motsatt vei. Dette er tilfellet med biceps og triceps muskler i overarmen. Når det blir gitt en impuls av sentralnervesystemet for å trekke sammen bicepsen, oppstår en tilsvarende impuls for å slappe av triceps, og omvendt. Disse samtidige impulsene er nødvendige for å tillate bevegelsesfrihet i begge retninger.