Föreläsning muskelfysiologi Flashcards
Vilka tre olika muskeltyper finns?
Hjärtmuskler
Skelettmuskler
Glatta muskler
Allmänt om hjärtmuskler? (4 st)
Hjärtat
Icke viljestyrd
Tvärstrimmig
Förgrenade fibrer - flera celler som bundits ihop med varandra
Allmänt om skelettmuskler? (4 st)
Rörelseapparaten
Viljestyrd
Tvärstrimmig
En fiber = en cell
Allmänt om glatta muskler? (4 st)?
Inre organ
Icke viljestyrd
Glatt
Spolformade celler
Vilka funktioner har skelettmuskulaturen? (5 st)
- Kroppsrörelser
- Balans och position
- Ge stöd och skydd
- Kontrollera kroppsöppningar
- Reglera kroppstemperaturen
Hur arbetar skelettmuskulaturen?
- Ca 600 separata muskler
- Arbetar ofta i par med motsatt verkan (antagonister)
- Muskler med samma rörelseriktning (agonister)
- Muskeln kan utveckla kraft så att den förkortas eller så att töjning motverkas
Hur är skelettmuskeln uppbyggd anatomiskt?
- Myofibriller uppbyggda av sakromerer
- Muskelfibrer (av myofibriller) omgivna av bindvävshinnor
- Bunt av muskelfibrer omgivna av ett hölje av bindväv
- Muskel omsluten av bindväv
- Senor fäster muskeln i skelettet
Vad är myofibriller?
- Cylinderformade strukturer inuti muskelcellen/fibern
- Ger muskeln förmåga att kontrahera
- Byggs upp av sarkomerer som består av filament
Sakromerens struktur? (6 st beståndsdelar)
- Myosinfilament (tjocka) i mitten
- Aktinfilament (tunna) på båda sidorna
- Z-diskar på ytterkanterna fäster aktinfilamenten
- M-linjen kopplar ihop myosinfilamenten
- Titin centrerar myosinfilamenten, håller ihop sarkomeren
- Nebulin bestämmer aktinfilamentens längd (fungerar som en linjal)
Varför är muskelfibern tvärstrimmig?
Mörka band och ljusa band av aktinfilament och myosinfilament skapar tvärstrimmigheten
Vad händer/påverkas vid en muskelkontraktion? (5 st)
- Förskjutning av filament
- Sarkomeren kortare
- Myofibrillen kortare
- Muskelfibern kortare
- Muskeln kortare
Vad är det som gör att proteinfilamenten förskjuts vid en muskelkontraktion?
Det är den samspelta interaktionen mellan aktin och myosin, möjliggjord genom att bryta och bilda korsbryggor och ATP-energi, som resulterar i förskjutning av proteinfilamenten och därmed muskelkontraktion.
Vad är korsbryggor?
Korsbryggor = bindningen mellan myosinhuvuden och aktinfilament
- Myosinhuvuden drar aktinfilamenten mot mitten
Vad är myosin?
Myosin är ett motorprotein - kan omvandla kemisk energi (ATP) till rörelse
Hur går myosinets “vandring” på aktinfilamenten till? (5 steg)
- Myosinhuvuden binder ATP-molekyler
- ATP spjälkas, det bildas ADP och Pi (fritt fosfat)
- Myosinhuvudet vänds uppåt
- Korsbryggan bildas
- Myosinhuvudet viks - skapas rörelse i aktinfilamenten
Sker stegvis - körs om igen (kräver att ATP är närvarande)
- Flera myosinhuvuden “vandrar” samtidigt men i otakt
Hur startar muskelkontraktionen?
Motorenhet:
1. En viljestyrd impuls skickas från motorneuron i CNS
- Nervimpulsen når en motorändplatta (neuromuskulär synaps)
- Acetylkolin frisätts
Vad är en motorenhet?
Motorenhet: motorneuron och de muskelfibrer som den styr
Vad händer vid motorändplattan i en muskelkontraktion? (3 steg)
Motorändplatta - i slutet av axonen:
- Acetylkolin-receptor-kanaler öppnas i muskelfiberns cellmembran
- Na+ strömmar in och ger depolarisering
- En aktionspotential sprids i muskelfiberns cellmembran
Vad händer med aktionspotentialen i muskelkontraktionen efter den spridit i muskelfiberns cellmembran?
T-tubuli och Sarkoplasmatiskt retikulum:
- Aktionspotentialen når in i cellen via T-tubuli
Vad är T-tubuli?
= rörsystem som utgår från cellmembranet
Vad är Sarkoplasmatiskt retikel (SR)?
= specialiserad typ av endoplasmatiskt retikel (ER)
Vad händer efter att aktionspotentialen efter att den nått cellen via T-tubuli? (3 steg)
- Depolarisering av T-tubuli påverkar sarkoplasmatiskt retikel (SR) som frisätter Ca2+ i cytosolen
- Ca2+ koncentrationen i cytosolen ökar tillfälligt
- Ca2+ pumpas tillbaka
Varför måste Ca2+ frisättas för att en muskel ska kunna kontrahera?
För att en muskel ska kontrahera behövs frisättning av kalciumjoner (Ca2+).
- I viloläge blockeras bindningsställena på aktinfilamenten av tropomyosin, vilket förhindrar att myosinhuvudena på myosinfilamenten binder till aktin.
- När en nervsignal når muskeln, öppnas dörrar i muskelcellen och släpper in Ca2+.
- Ca2+ fungerar som en nyckel och binder till troponin, vilket ändrar formen på troponin-tropomyosinkomplexet.
- Detta gör att tropomyosin glider bort från bindningsställena på aktin, vilket möjliggör att myosinhuvudena kan bilda tvärbryggor med aktinfilamenten och därmed initiera muskelkontraktionen.
- Så, Ca2+ fungerar som en nyckel som öppnar upp möjligheten för muskelproteiner att interagera och starta kontraktionen.
Vad är tropomyosin och troponin funktion vid en muskelkontraktion?
- Tropomyosin på aktinfilamenten blockerar myosin
- Ca2+ (nyckeln) binder till troponin (nyckelhål)
- Tropomyosinets position ändras
- Myosin kan binda och börja vandra
Hur går en kontraktion i skelettmuskler till översikt och kortfattat? (10 steg)
- En nervimpuls når den neuromuskulära kopplingen vid muskelcellens membran.
Detta utlöser ett aktionspotential i muskelcellen. - Aktionspotentialen stimulerar frisättningen av neurotransmittorn acetylkolin i den neuromuskulära klyftan.
- Acetylkolin binder till receptorer på muskelcellens membran och aktiverar muskelcellen.
- Aktivering av muskelcellen initierar frisättning av kalciumjoner från sarkoplasmatiskt retikel (SR).
- Kalcium binder till troponin, vilket ändrar formen på troponin-tropomyosinkomplexet.
- Troponin-tropomyosinkomplexet förändrar form och låter tropomyosin glida bort från bindningsställena på aktinfilamenten.
- Myosinhuvudena på myosinfilamenten binder till de exponerade bindningsställena på aktinfilamenten och bildar tvärbryggor.
- Genom en cyklisk process av bildning och brytning av tvärbryggor, driver ATP och kalcium interaktionen mellan aktin- och myosinfilamenten.
- Detta resulterar i en förskjutning av aktinfilamenten längs myosinfilamenten, vilket förkortar muskelcellen och orsakar kontraktion.
- När nervimpulsen avtar, avlägsnas acetylkolin, och kalcium återupptas i sarkoplasmatiskt retikel, vilket möjliggör avslappning av muskeln.
Kontraktionens varaktighet i relation till antalet nervimpulser?
En nervimpuls → ryckning
Flera nervimpulser → varaktig kontraktion
Vad beror muskelns kontraktionskraft på? (2 st)
- impulsfrekvensen
- antalet muskelfibrer som jobbar
Vilka mekaniska egenskaper har muskler?
- Muskeln består av både kontraktila och elastiska komponenter
- Isometrisk = lika längd (ingen rörelse, statiskt arbete)
- Isoton = lika kraft (rörelse, dynamiskt arbete)
- I praktiken alltid en blandning av båda
Muskelarbete kan delas in i två olika grupper avseende kontraktion, vilka?
Isometrisk och isoton kontraktion
Vad menas med isometrisk kontraktion (muskelarbete)?
Isometrisk kontraktion ger ingen rörelse
Vilka två typer av isoton kontraktion (muskelarbete) finns?
Isoton:
- Koncentrisk kontraktion förkortar muskeln (drar armen inåt)
- Excentrisk kontraktion är när muskeln arbetar samtidigt som den sträcks ut (drar armen utåt/sträcker)
ATP-produktion i en skelettmuskelcell? (3 st)
- Aerob energiproduktion (med syre):
- Genom cellandningen bryts glukos ned i mitokondrierna i närvaro av syre.
- Detta genererar en större mängd ATP och är en effektiv och uthållig metod.
- Anaerob energiproduktion (utan syre):
- Vid snabba och intensiva aktiviteter kan muskelcellen använda sig av glykolys i cytoplasman för att bryta ned glukos utan att använda syre.
- Glykolys genererar snabbt ATP, men resulterar också i bildning av mjölksyra, vilket kan orsaka muskeltrötthet.
- Kreatinfosfat (kreatinfosfat (CP)) lagring:
- Muskelceller lagrar kreatinfosfat, en molekyl som kan snabbt överföra en fosfatgrupp till ADP (adenosindifosfat) för att bilda ATP.
- Detta är en snabb källa till ATP under intensiv kortvarig ansträngning.
Vad händer vid muskeltrötthet?
- Minskad ATP? - Nej!
- Muskeltrötthet förhindrar att ATP minskar
- Muskeltrötthet orsakas av olika faktorer (t.ex. minskad Ca2+ frisättning och psykiska faktorer)
Muskelfibrer delas in i olika typer beroende på?
- Kontraktionshastigheten
- Källa till ATP (oxidativ, glykolytisk)
- Innehållet av myoglobin (myoglobin förvarar syre, upprätthålla syrenivån)
- Varje motorenhet innehåller bara en fibertyp
- Varje muskel innehåller olika fibertyper
Vilka två typer av muskelfibrer finns?
Typ I och Typ II (IIa, IIx och IIb)
Vad kännetecknar typ I muskelfibrer?
Långsamma
Uthålliga
Oxidativa
Mycket myoglobin (röda)
Vad kännetecknar typ II muskelfibrer?
Snabba
Lätt uttröttade
Oxidativa eller glykolytiska
Lite/medel myoglobin
Fördelningen av långsamma och snabba fibrer varierar beroende på muskelns funktion, ge exempel.
Måttligt långvarigt arbete (typ I) (maraton) - Långsamma
Kraftfullt kortvarigt arbete (typ II) (sprinter) - Snabba
Vad påverkar och kännetecknar långvarig träning?
Påverkar oxidativa muskelfibrer
- ökat antal mitokondrier och blodkapillärer ger ökad uthållighet
Vad påverkar och kännetecknar styrketräning?
Påverkar snabba glykolytiska muskelfibrer
- fler aktin- och myosinfilament ger större fiberdiameter och större kontraktionskraft
Vad händer i musklerna efter döden?
- O2-försörjningen upphör men glykolysen fortsätter
- Glykogen ombildas till mjölksyra vilket sänker pH och ger bättre hållbarhet (men stress minskar glykogenlagren)
- Ca2+ läcker ut i cytosolen och myosin binder aktinfilament (likstelhet = rigor mortis)
- Enzymer bryter ner muskelstrukturen och stelheten försvinner efter ett tag
Vad påverkas mörheten i kött negativt av?
Korsbryggorna mellan aktin- och myosin
Tvärbindningar i bindvävens kollagen
Elastisk bindväv
Vad kännetecknar hjärtmuskulaturen?
Liknar skelettmuskulatur:
- Har sarkomerer/myofibriller och T-tubuli
Men:
- Impulser bildas spontant och sprids via gap junctions mellan cellerna
- Pulserande kontraktion
- Autonoma nerver och hormoner kan öka eller minska frekvensen
Vad kännetecknar glatt muskulatur?
- Har inte sarkomerer eller T-tubuli
- Kontraktilt nätverk av aktin och myosin
- Styrs av autonoma nerver, hormoner, spontant etc.
- Signaler kan stimulera eller inhibera kontraktion
- Kan nybildas genom celldelning
Vilka två typer av glatt muskulatur finns?
Single-unit (visceral) och Multi-unit
Vad kännetecknar den glatta muskulaturen single-unit (visceral)?
- Funktionell enhet
- Signalen sprids via gap junctions
- Mag-tarmkanal, urinblåsa, livmoder, blodkärl, bronker
Vad kännetecknar den glatta muskulaturen multi-unit?
- Celler kontraherar individuellt
- Pupill, hud
Hur fungerar aktin- och myosinfilament i glatt muskulatur?
- Kontraktion i glatt muskulatur uppstår genom en liknande glidande filamentmekanism som i skelettmuskulatur.
- Myosinfilamenten har “huvuden” som binder till aktinfilamenten och skapar korsbryggor.
- Kontraktion i glatt muskulatur regleras av kalciumjoner (Ca2+), liknande skelettmuskulaturen.
- När Ca2+ ökar, aktiveras en kaskad av händelser som leder till att myosinfilamenten bildar korsbryggor med aktinfilamenten.
- Glatt muskulatur har en långsammare och mer uthållig kontraktion jämfört med skelettmuskulatur.
- Det är särskilt viktigt för funktioner som tarmrörelser och blodkärlens sammandragning.
Hur fungerar reglering av glatt muskulatur?
Långsam kontraktion hos glatt muskulatur beror bla. på att det är många aktiveringssteg och att ämnen måste diffundera i cytosolen
Skelettmuskulatur: struktur, styrning, kontraktionshastighet, muskeltrötthet, aktin- och myosinfilament, sakromerer och T-tubuli, Ca2+-bindande protein och gap junctions?
struktur: En fiber = en lång cell
- Tvärstrimmig
styrning: Viljestyrd
kontraktionshastighet: Snabb (typ II-fibrer snabbare än typ I)
muskeltrötthet: Ja
aktin- och myosinfilament: Ja
sakromerer och T-tubuli: Ja
Ca2+-bindande protein: Troponin
gap junctions: Nej
Hjärtmuskulatur: struktur, styrning, kontraktionshastighet, muskeltrötthet, aktin- och myosinfilament, sakromerer och T-tubuli, Ca2+-bindande protein och gap junctions?
struktur: Förgrenade fibrer
- Tvärstrimmig
styrning: Autonom, spontan, hormoner
kontraktionshastighet: Medel
muskeltrötthet: Nej
aktin- och myosinfilament: Ja
sakromerer och T-tubuli: Ja
Ca2+-bindande protein: Troponin
gap junctions: Ja
Glatt muskulatur: struktur, styrning, kontraktionshastighet, muskeltrötthet, aktin- och myosinfilament, sakromerer och T-tubuli, Ca2+-bindande protein och gap junctions?
struktur: Spolformade celler
- Glatt
styrning: Autonom, spontan, hormoner
kontraktionshastighet: Långsam
muskeltrötthet: Nej
aktin- och myosinfilament: Ja
sakromerer och T-tubuli: Nej
Ca2+-bindande protein: Calmodulin
gap junctions: Ja (visceral)
Beskriv översiktligt de två huvudtyperna av skelettmuskelfibrer?
Typ I-fibrer (Långsamma fibrer):
- Kontraktionshastighet: Kontraherar långsamt.
- Förbränning av energi: Använder aerob energiproduktion (med syre).
- Motsvarande aktiviteter: Lämpliga för uthålliga aktiviteter som löpning och långvarig cykling.
- Motstånd mot trötthet: Har hög motståndskraft mot trötthet och kan bibehålla kontraktion under lång tid.
Typ II-fibrer (Snabba fibrer):
- Kontraktionshastighet: Kontraherar snabbt.
- Förbränning av energi: Använder anaerob energiproduktion (utan syre).
- Motsvarande aktiviteter: Lämpliga för kraftfulla och explosiva aktiviteter som sprint och tyngdlyftning.
- Tröttningsbenägenhet: Har lägre motståndskraft mot trötthet och utmattas snabbare än Typ I-fibrer.
Hur är muskelfiber uppbyggt?
en muskel består av buntar av muskelfiber (myocyter). Varje sådan fiber är en enskild cell med flera cellkärnor. Inuti fibrerna finns myofibriller som består av långa kedjor av sarkomerer. Sarkomererna består av proteintrådar (aktin, myosin) som görr att muskeln kan dra ihop sig (kontrahera).
Allmänt om skelettmuskel, hjärtmuskel och glatt muskulatur?
Skelettmuskel:
- Fäster på skelettet, gör så att vi kan röra vår kropp. Bidrar till en jämn kroppstemperatur. styrs av viljan. tvärstrimmig.
Hjärtmuskel:
- Finns i hjärtat, får hjärtat att dra ihop sig. Styrs av autonoma nervsystemet. Tvärstrimmig.
Glatt muskulatur:
- Finns i väggarna på kroppens hålorgan och blodkärl och luftvägar. styrs av autonoma nervsystemet. Inte tvärstrimmig. kontraherar långsammare.
Vad är en aktionspotential?
En aktionspotential eller nervimpuls är det sammansatta elektrokemiska fenomen längs nervcellers utskott (processer) som följer till exempel på signalöverföringen i en synaps.
