Jakie są mechanizmy ruchu mięśni?

Ruch mięśni to zjawisko biologiczne, które dopiero niedawno zostało w pełni zrozumiane przez naukowców. Bardzo złożona sekwencja zdarzeń, z których wiele zachodzi na poziomie molekularnym i które powodują ruch mięśni. W ciele są różne rodzaje mięśni, ale tylko mięśnie szkieletowe - mięśnie poruszające kości i stawy - są kontrolowane dobrowolnie. Mięśnie kontrolujące układ krążenia i niektóre funkcje narządów poruszają się bez naszej kontroli i często bez naszej świadomości.

Mięśnie szkieletowe składają się z długich, cienkich komórek, zwanych również włóknami mięśniowymi. Każde mikroskopijne włókno mięśniowe zawiera mechanizmy niezbędne do wywołania ruchu mięśni na małą skalę. Naczynia krwionośne i neurony są obecne w grupach włókien mięśniowych i wokół nich i dostarczają informacji o energii i nerwach potrzebnych do poruszania mięśni.

 
Każde włókno mięśniowe jest wiązką mniejszych jednostek zwanych miofibrylami, z których powstaje ruch mięśni. Każdy miofibryl zawiera nici lub włókna wykonane z dwóch różnych białek zwanych aktyną i miozyną. Te nici białkowe są zakotwiczone w strukturze miofibryli i są do siebie równoległe. Pod wpływem impulsu nerwowego włókna białkowe przesuwają się obok siebie jak wiosła wiosłowej łodzi przez wodę.

Włókna białkowe mogą wykorzystywać energię chemiczną pochodzącą ze związku zwanego trifosforanem adenozyny (ATP). ATP jest jedną z bardziej niezbędnych substancji chemicznych w organizmie. Umożliwia pracę każdego mięśnia, w tym serca i przepony, a życie bez niego natychmiast by się zatrzymało.

 
Kiedy włókna miozyny i aktyny przechodzą obok siebie ze stanu zrelaksowanego, całe włókno mięśniowe kurczy się. Kiedy wszystkie komórki mięśnia kurczą się w tym samym kierunku, mięsień porusza kość, do której jest przyczepiony w tym kierunku. Kiedy włókna mięśniowe się rozluźniają, cały mięsień również się rozluźnia. Istnieją inne, bardzo złożone reakcje chemiczne, w których wapń i inne pierwiastki pomagają włączać i wyłączać skurcze mięśni. Jednak mechanizmy ruchu mięśni są realizowane przez włókna białkowe.

Mięśnie są często pogrupowane w pary, gdzie skurcz jednego mięśnia porusza kość w określony sposób, a skurcz drugiego mięśnia porusza ją w odwrotny sposób. Tak jest w przypadku mięśni bicepsów i tricepsów ramienia. Kiedy centralny układ nerwowy daje impuls do skurczu bicepsa, pojawia się odpowiedni impuls do rozluźnienia tricepsa i odwrotnie. Te jednoczesne impulsy są konieczne, aby umożliwić swobodę ruchu w obu kierunkach.