Eksitasjon–Kontraksjonskobling
Eksitasjon–kontraksjonskobling er koblingen (transduksjon) mellom handlingspotensialet generert i sarcolemma og starten av en muskelkontraksjon. Utløseren for kalsiumfrigivelse fra sarkoplasmatisk retikulum inn i sarkoplasma er et nevralt signal. Hver skjelettmuskelfiber styres av en motorneuron, som leder signaler fra hjernen eller ryggmargen til muskelen. Området av sarcolemma på muskelfiberen som interagerer med nevronen kalles motorens endeplate. Enden av nevronets axon kalles den synaptiske terminalen, og den kommer ikke i kontakt med motorens endeplate. En liten plass kalt den synaptiske kløften skiller den synaptiske terminalen fra motorens endeplate. Elektriske signaler reiser langs nevronens axon, som grener gjennom muskelen og kobles til individuelle muskelfibre ved et nevromuskulært veikryss.
cellenes evne til å kommunisere elektrisk krever at cellene bruker energi for å skape en elektrisk gradient over sine cellemembraner. Denne ladningsgradienten bæres av ioner, som er differensielt fordelt over membranen. Hver ion utøver en elektrisk påvirkning og en konsentrasjonspåvirkning. Akkurat som melk til slutt vil blande seg med kaffe uten å måtte røre, fordeler ioner seg jevnt, hvis de får lov til å gjøre det. I dette tilfellet har de ikke lov til å gå tilbake til en jevnt blandet tilstand.
natrium–kalium-Atpasen bruker cellulær energi til å flytte K + – ioner inne i cellen og Na + – ioner utenfor. Dette alene akkumulerer en liten elektrisk ladning, men en stor konsentrasjonsgradient. Det er mye K+ i cellen Og mye Na + utenfor cellen. Kalium er i stand til å forlate cellen Gjennom k+ kanaler som er åpne 90% av tiden, og det gjør det. Men na + kanaler er sjelden åpne, Så Na + forblir utenfor cellen. Når K + forlater cellen, adlyder konsentrasjonsgradienten, som effektivt etterlater en negativ ladning bak. Så i ro er Det en stor konsentrasjonsgradient For Na+ å komme inn I cellen, og det er en opphopning av negative ladninger igjen i cellen. Dette er hvilemembranpotensialet. Potensial i denne sammenheng betyr en separasjon av elektrisk ladning som er i stand til å gjøre arbeid. Det måles i volt, akkurat som et batteri. Transmembranpotensialet er imidlertid betydelig mindre (0,07 V); derfor uttrykkes den lille verdien som millivolt (mV) eller 70 mV. Fordi innsiden av en celle er negativ sammenlignet med utsiden, betyr et minustegn overskudd av negative ladninger inne i cellen, -70 mV.
hvis en hendelse endrer permeabiliteten til membranen Til Na + – ioner, kommer de inn i cellen. Det vil endre spenningen. Dette er en elektrisk hendelse, kalt et handlingspotensial, som kan brukes som et mobilsignal. Kommunikasjon skjer mellom nerver og muskler gjennom nevrotransmittere. Neuron action potentials forårsaker frigjøring av nevrotransmittere fra den synaptiske terminalen til den synaptiske spalten, hvor de deretter kan diffundere over det synaptiske spaltet og binde seg til et reseptormolekyl på motorens endeplate. Motorens endeplate har kryssende folder-folder i sarcolemma som skaper et stort overflateareal for nevrotransmitteren å binde seg til reseptorer. Reseptorene er faktisk natriumkanaler som åpner For å tillate passasje Av Na+ inn i cellen når de mottar nevrotransmittersignal.
Acetylkolin (Ach) er en nevrotransmitter frigjort av motorneuroner som binder seg til reseptorer i motorens endeplate. Nevrotransmitterfrigivelse oppstår når et handlingspotensial beveger seg ned i motorneurons akson, noe som resulterer i endret permeabilitet av den synaptiske terminalmembranen og en tilstrømning av kalsium. Ca2 + – ionene tillater synaptiske vesikler å bevege seg til og binde seg med presynaptisk membran( på nevronet), og frigjør nevrotransmitter fra vesiklene til det synaptiske spaltet. Når frigjort av synaptiske terminal, ach diffunderer over synaptiske kløften til motor endeplaten, hvor det binder Seg Med ach reseptorer. Som en nevrotransmitter binder, åpner disse ionkanalene, Og Na+ – ioner krysser membranen inn i muskelcellen. Dette reduserer spenningsforskjellen mellom innsiden og utsiden av cellen, som kalles depolarisering. Som ach binder på motorens endeplate, kalles denne depolariseringen et endeplatepotensial. Depolariseringen sprer seg deretter langs sarcolemma, og skaper et handlingspotensial som natriumkanaler ved siden av det første depolariseringsstedet fornemmer endringen i spenning og åpen. Handlingspotensialet beveger seg over hele cellen, og skaper en bølge av depolarisering.
ACh brytes ned av enzymet acetylkolinesterase (AChE) til acetyl og kolin. AChE ligger i den synaptiske spalten, bryter Ned ACh slik at Den ikke forblir bundet Til ACh-reseptorer, noe som vil forårsake uønsket utvidet muskelkontraksjon (Figur 6).
Kunsttilkobling
Figur 6. Dette diagrammet viser eksitasjon-sammentrekningskobling i skjelettmuskulaturkontraksjon. Sarkoplasmatisk retikulum er et spesialisert endoplasmatisk retikulum som finnes i muskelceller.
den dødelige nervegassen Sarin hemmer irreversibelt acetykolinesterase. Hvilken effekt Ville Sarin ha på muskelkontraksjon? I Nærvær Av Sarin fjernes ikke acetykolin fra synaps, noe som resulterer i kontinuerlig stimulering av muskelplasmamembranen. I begynnelsen er muskelaktiviteten intens og ukontrollert, men iongradientene sprer seg, så elektriske signaler i T-tubulene er ikke lenger mulige. Resultatet er lammelse, som fører til døden ved kvælning.
etter depolarisering vender membranen tilbake til hvilestatus. Dette kalles repolarisering, der spenningsstyrte natriumkanaler lukkes. Kaliumkanaler fortsetter ved 90% konduktans. Fordi plasmamembranen natrium-kalium-ATPase alltid transporterer ioner, gjenopprettes hvilestaten (negativt ladet innvendig i forhold til utsiden). Perioden umiddelbart etter overføring av en impuls i en nerve eller muskel, hvor en nevron eller muskelcelle gjenvinner sin evne til å overføre en annen impuls, kalles refraktærperioden. I løpet av refraktærperioden kan membranen ikke generere et annet handlingspotensial. . Den ildfaste perioden gjør at de spenningsfølsomme ionkanalene kan gå tilbake til hvilekonfigurasjonene. Natriumkaliumatpasen beveger seg Kontinuerlig Na+ tilbake ut Av cellen og K + tilbake i cellen, Og K + lekker ut og etterlater negativ ladning bak. Svært raskt repolariserer membranen, slik at den igjen kan depolariseres.
