筋肉の契約とはどういう意味ですか?

筋肉生理学では、収縮とは、筋肉が力を生成し、短縮または緊張させるプロセスを指します。筋肉が収縮すると、付着ポイントを引っ張り、関節での動きを引き起こす可能性があります。

筋肉収縮の基本的なメカニズムには、スライドフィラメント理論が含まれます。プロセスの概要は次のとおりです。

アクチンおよびミオシンフィラメント:筋肉は、アクチンとミオシンと呼ばれるタンパク質フィラメントの長く平行した束で構成されています。アクチンフィラメントは薄く、アクチンと呼ばれるタンパク質が含まれていますが、ミオシンフィラメントは厚く、ミオシンと呼ばれるタンパク質が含まれています。

モーターユニット:筋肉は多数のモーターユニットに分かれており、それぞれが運動ニューロンとそれが神経支配する筋肉繊維で構成されています。運動ニューロンが神経系からシグナルを受信すると、筋肉繊維の受容体に結合する神経伝達物質を放出します。

カルシウム放出:神経伝達物質の結合は、筋肉細胞内のカルシウム貯蔵器官である筋細胞質網状体からのカルシウムイオン(Ca2+)の放出を引き起こします。

トロポニンへのカルシウム結合:カルシウムイオンは、アクチンフィラメントにあるトロポニンと呼ばれるタンパク質に結合します。この結合は、トロポニンの立体構造の変化を誘発し、アクチンフィラメントの結合部位からトロポミオシンと呼ばれるブロッキング分子を除去します。

ミオシンヘッド結合:アクチンフィラメントの露出した結合部位は、ミオシン分子の頭と相互作用できるようになりました。各ミオシンヘッドには、エネルギー源として機能するアデノシン三リン酸(ATP)分子を含む球状構造があります。

ATP加水分解:ミオシンヘッドのアクチンフィラメントへの結合は、ATPのアデノシン二リン酸(ADP)および無機リン酸(PI)への加水分解を引き起こします。この加水分解イベントは、筋肉収縮のエネルギーを提供します。

パワーストローク:ATP加水分解後、ミオシンヘッドで立体構造の変化が発生し、アクチンフィラメントを回転させてサルコメアの中心(筋肉繊維の繰り返し単位)に向けて引っ張ります。パワーストロークとして知られるこのプルアクションは、筋肉繊維の短縮と力の生成をもたらします。

緩和:活動電位が終了すると、カルシウムイオンは筋膜網膜に積極的に汲み上げられ、トロポニンから切り離されます。これにより、トロポミオシンがアクチンフィラメントにリバインドされ、ミオシン結合部位がブロックされ、筋肉がリラックスします。

この収縮とリラクゼーションのサイクルを継続的に繰り返すことで、筋肉は動きを生み出し、姿勢を維持し、力の生成を必要とするさまざまな身体機能を実行できます。筋肉内の複数のモーターユニットの調整と神経系からの入力により、筋肉収縮の正確な制御と調節が可能になります。

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