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私たちは、骨格筋、平滑筋、心筋の3種類の筋肉を所有しています。しかしながら、全ての筋肉は、類似のメカニズム、すなわちミオシンの太いフィラメント上へのアクチンの細いフィラメントの滑りから収縮する繊維で構成されています。
筋肉収縮 (フォトディスク/デジタルビジョン/ゲッティイメージズ)
特徴
筋繊維は筋原線維の束を含む単一細胞です。これらは、太いフィラメントと細いフィラメントで構成され、筋節を形成しています。細いフィラメントは、トロポミオシンと呼ばれる別のタンパク質に囲まれたアクチンと呼ばれるタンパク質で構成され、太いフィラメントはミオシンタンパク質によって形成されます。
収縮
安静時筋繊維では、細いフィラメントと太いフィラメントは部分的にそれぞれのサルコメアの上に重なっているだけで、筋節の中心は太いフィラメントのみを含み、外側部分は細いフィラメントしか含まない。これらのフィラメントの長さは変わりません。筋収縮は、フィラメントが互いの上を滑るときに起こり、それによってそれらの間の重なりの数を増やし、筋節を短くする。筋繊維に含まれるすべてのサルコメアは即座に収縮し、全体として繊維を短くします。
運動中の筋肉の特徴 (Stockbyte / Stockbyte / Getty Images)分子メカニズム
フィラメントの滑りはミオシンの上部(頭部)によって行われ、それによって太いフィラメントが細いフィラメントを繊維に沿って引っ張る原因となる。アデノシン三リン酸(ATP)によって動かされて、ミオシンの頭は数回アクチンに付着し、折り畳まれ、アクチンから分離され、それらの自然な状態に戻り、そして再び付着します。太いフィラメントのすべてのミオシンヘッドが折り畳まれると、アクチンを同じ方向に引っ張り、フィラメントを互いに滑らせます。
規制
筋線維が弛緩すると、細いフィラメントのトロポミオシンがアクチンを覆い、ミオシンヘッドが結合するのを防ぎます。カルシウムイオンは、トロポミオシンのこの位置を変化させる原因となり、アクチン結合部位を露出させ、筋肉収縮を引き起こします。筋肉の収縮と弛緩を制御するニューロンは、体内のカルシウムイオン濃度の関数として働きます。
カルシウム源 (Jupiterimages /コムストック/ゲッティイメージズ)
タイプ
さまざまな種類の筋繊維が特定の機能に適応しています。速収縮筋繊維は短時間の強力な収縮に使用されますが、遅収縮筋繊維は長期間収縮を保持します。ほとんどの筋肉は、速筋線維と遅筋線維の組み合わせを含みます。一部の動物は、人間の速筋線維よりもはるかに早く収縮することができる筋線維を持っています。例えば、ガラガラヘビのガラガラは超速筋線維によって制御されます。筋肉繊維はまた、酸化性繊維および解糖性繊維に分類することができる。酸化的繊維は好気的呼吸を通してエネルギー(ATP)を得るが、解糖系繊維は解糖に依存する。鶏肉を食べることによって、あなたは簡単にこれら二つのタイプを区別することができます。肉の暗い部分は酸化繊維でできているのに対し、白い肉は解糖繊維でできています。