Ключова разлика – контракция на скелетна срещу гладка мускула
Мускулите осигуряват форма на тялото и участват в движението и различни други функции на тялото. Те включват различни дейности на тялото, които се контролират както от доброволни, така и от неволни контроли. Има три основни вида мускули, а именно скелетен мускул, сърдечен мускул и гладък мускул. Скелетните мускули са прикрепени към скелетната система, а гладките мускули се намират в стените на кухите органи като стомаха, пикочния мехур, матката и т.н. По време на свиването на скелетните мускули специален вид протеин, наречен тропонин, играе неразделна роля, докато тропонинът не е участващи в свиването на гладката мускулатура. Това е ключовата разлика между свиването на скелетните мускули и гладките мускули.
Какво е контракция на скелетните мускули?
В контекста на съкращението на скелетните мускули, всички скелетни мускули се свиват чрез серия от електрохимични сигнали, които произхождат от мозъка. Тези сигнали преминават през нервната система в моторния неврон, който се намира във влакната на скелетните мускули. Сигналът ще инициира процеса на мускулна контракция. Когато се описва структурата на влакното на скелетната мускулатура на основното му ниво, то се състои от по-малка влакнеста единица, която се нарича миофибрили. В рамките на миофибрилите присъстват специални видове контрактилни протеини. Тези контрактилни протеини са актин и миозин. Те са най-важните компоненти на скелетните мускули, когато става дума за съкращение.
Актиновите и миозиновите нишки се плъзгат навътре и навън един през друг, което инициира процеса на мускулна контракция. Следователно, този процес е известен като „теория на плъзгащата нишка“поради плъзгането на тези контрактилни протеини един през друг. Има няколко важни структури, които попадат в светлината на прожекторите, когато се описва свиването на скелетните мускули. Те са миофибрил, саркомер (който е функционалната единица на миофибрила), актин и миозин, тропомиозин (протеин, който се свързва с актина при регулирането на мускулната контракция) и тропонин (който е трипротеинов комплекс, който присъства в тропомиозина единица).
Първоначално нервен импулс, генериран от мозъка, преминава през нервната система до място, наречено нервно-мускулна връзка. Това причинява освобождаването на ацетилхолин, който е невротрансмитер. Това води до състояние на деполяризация. Това води до освобождаване на калциеви йони (Ca2+) от саркоплазмения ретикулум. Ca2+ се свързва с тропонина, който променя формата си и предизвиква движението на тропомиозин от актиновия протеин (активно място на актина). Това явление инициира свързването на миозина (миозиновите глави) с актина. Това образува напречен мост между тези два контрактилни протеина. Преобразуването на ATP в ADP + Pi освобождава енергия и позволява издърпването на актиновите нишки навътре от миозина. Това издърпване скъсява мускула.
Фигура 01: Контракция на скелетните мускули
Когато ATP молекула се свърже с миозина, тя се отделя от актинова нишка и прекъсва образувания напречен мост. Този процес протича непрекъснато, докато нервният стимул спре и се налице адекватно количество ATP и Ca2+. Когато импулсът спре, Ca2+ се връща обратно в саркоплазмения ретикулум и актиновият филамент се премества в позицията си на покой. Това удължава мускула до нормалното му положение.
Какво е контракция на гладката мускулатура?
Контракцията на гладката мускулатура възниква като нервна стимулация, а също и чрез хуморална стимулация. Целият процес на свиване може да се контролира чрез външен и вътрешен контрол. Под външен, той се състои от невронен контрол и хуморален контрол. Невронният контрол се осъществява с наличието на симпатични влакна, които контролират както свиването, така и отпускането. Релаксацията се причинява предимно от β-адренергичните рецептори, а свиването се причинява от α-адренергичните рецептори. Под хуморален контролен компонент различни съединения като ангиотензин II, епинефрин, вазопресин предизвикват свиване и отпускане.
Локалният хуморален контрол и миогенната авторегулация се извършват под вътрешен контрол. По време на миогенната авторегулация тя се осъществява като отговор на спонтанна деполяризация и контракция, която се извършва в гладката мускулатура. Тази регулаторна система не присъства във всеки гладък мускул на тялото, но се намира предимно в кръвоносните съдове като аферентната гломерулна артериола. По време на локален хуморален контрол съединенията, които се секретират от клетки, които имитират автокринни и паракринни клетки, водят до свиване и отпускане на гладките мускулни влакна. Тези съединения включват брадикинин, простагландини, тромбоксан, ендотелин, аденозин и хистамин. Ендотелинът се счита за най-мощния констриктор, докато аденозинът се счита за най-разпространения вазодилататор.
По време на контракцията на гладката мускулатура, потенциалът за действие, генериран в симпатиковия моторен неврон, се придвижва и достига до синаптичния терминал и предизвиква индукция на приток на Ca2+ вътре в цитоплазмата. Увеличаването на концентрацията на Ca2+ в клетката води до развитие на конформационни промени в микротубулите на невралния цитоскелет. Това предизвиква освобождаване на норепинефрин, който е невротрансмитер в интерстициалното пространство.
Фигура 02: Контракция на гладката мускулатура
Норепинефринът се придвижва в гладкомускулната клетка и се свързва с канален рецептор, който е свързан с G протеин. Това води до образуването на трансмитер рецепторен комплекс и активирането на G протеина. Също така, натрупаният Ca2+ в клетката води до свързване с калмодулин и образува Ca2+-калмодулин комплекс. Този комплекс свързва и активира киназата на леката верига на миозина (MLCK). MLCK включва реакция на фосфорилиране, която фосфорилира леката верига на миозина и позволява свързването на кръстосания мост на миозина към актиновите нишки. Това инициира контракция. Този процес се прекратява от дефосфорилирането на леката верига на миозина и чрез участието на ензима фосфатаза на леката верига на миозина (MLCP).
Какви са приликите между контракцията на скелетната и гладката мускулатура?
- Както контракциите на скелета, така и на гладката мускулатура зависят от концентрацията на Ca2+.
- Както контракциите на скелета, така и на гладката мускулатура са много важни за поддържане на движението и формата на тялото.
Каква е разликата между скелетната и гладката мускулна контракция?
Скелетна срещу гладка мускулна контракция |
|
| Контракцията на скелетните мускули е процес на свиване на скелетните мускули чрез поредица от електрохимични сигнали, които се генерират в мозъка. | Контракцията на гладката мускулатура е процесът, причинен от плъзгането на актиновите и миозиновите филаменти едно върху друго. |
| Скорост на свиване | |
| Контракцията на скелетните мускули се извършва с различна скорост. | Контракцията на гладките мускули е много бавна. |
| Тропонинов протеин | |
| Контракцията на скелетните мускули включва тропонин. | Контракцията на гладката мускулатура не включва тропонин. |
Обобщение – Контракция на скелетна срещу гладка мускула
Всички скелетни мускули се свиват чрез поредица от електрохимични сигнали, които произхождат от мозъка. Когато се описва структурата на влакното на скелетната мускулатура на основното му ниво, то се състои от по-малки влакнести единици, които се наричат миофибрили. В рамките на миофибрилите присъстват специални видове контрактилни протеини. Тези контрактилни протеини са актин и миозин. Контракцията на скелетните мускули се основава на теорията на плъзгащата нишка. По време на свиването на гладката мускулатура в симпатиковия двигателен неврон се генерира потенциал за действие. Целият процес на свиване на гладката мускулатура може да се контролира чрез средства за външен и вътрешен контрол. Под външен, той се състои от невронен контрол и хуморален контрол. Локалният хуморален контрол и миогенната авторегулация се осъществяват под вътрешен контрол.
