Sliding filament: Hvordan trækker en muskel sig sammen?

Jeg har ofte forklaret mine elever, hvordan en muskel trækker sig sammen. Jeg har samlet min forklaring på en muskelsammentrækning i dette indlæg. Den mest udbredte forklaring på, hvordan en muskel trækker sig sammen er sliding filament teorien.

Hvordan trækker en muskel sig sammen? Den mest udbredte teori til at forklare, hvorfor en muskel trækker sig sammen er ‘sliding filament’-teorien. Ifølge teorien så kommer der et signal gennem nervetrådene til muskelfiberen, som gør at myosin-filamenterne bruger energi til at vandre på langs af aktin-filamenterne, hvorefter muskelfiberen bliver kortere.

Hvad får en muskel til at trække sig sammen?

Signal fra nervesystemet starter sammentrækningen

Sammentrækningen i musklen starter med et signal fra nervesystemet. Signalet starter altså i hjernen, hvor de løber gennem nervesystemet og hen til musklen. Når musklen trækker sig sammen, så bevæger dine knogler sig. Denne proces går virkelig hurtigt.

Muskelsammentrækning

En muskelsammentrækning sker, når musklerne bliver kortere. Fibrene bliver ganske enkelt kortere. For at forstå hvordan muskelcellerne bliver kortere, så skal du forstå opbygningen af musklerne.

Strukturen i muskelfiberen

Hvis man kigger på en muskel på molekyleniveau, vil man kunne se nogle filamenter der glider ind og ud mellem hinanden. Hver muskelfiber består af flere hundrede myofibriller. Hver myofibril består af to typer proteiner.

Aktin-filamenter som er de tynde
Myosin-filamenter som er de tykke

Aktin-filamenterne samles i de såkaldte Z-skiver. Regionen mellem to Z-skiver kaldes en sarcomerer. Inden for en sarcomerer overlapper myosin-filamenterne aktin-filamenterne.

Myosin-filamenterne har små strukturer, der kaldes cross bridges, som kobler sig på aktin-filamenterne.

Med andre ord så stikker der altså nogle små hoveder ud på de tykke myosin-filamenter. Disse hoveder kan gribe fat i aktin-filamenterne og lave en nikkebevægelse, hvorefter filamenterne trækkes mod hinanden, så muskelfiberen bliver kortere.

En muskel kan altså kun gøre en ting - nemlig at forsøge på at gøre sig kortere. Det kalder vi en koncentrisk kontraktion. Den ydre belastning kan også være større end muskelkraften, hvorved musklen forlænges, men musklen udvikler stadig kraft. Hvis musklen bliver længere under en kontraktion, kalder vi det en excentrisk kontraktion.

‘Sliding Filament’-teorien

Den mest accepterede teori til at forklare, hvordan en muskel trækker sig sammen er den såkaldte sliding filament theory. Ifølge teorien så bruger myosinfilamenterne energi fra ATP til at vandre langs aktin-filamenterne med de små cross bridges.

Denne bevægelse af aktin-filamenterne trækker også Z-skiverne tættere på hinanden. Derfor bliver sarcomereren kortere.

video til Sliding filament: Hvordan trækker en muskel sig sammen?

Når alle sarcomererne i musklefiberen bliver kortere, så trækker fiberen sig sammen.

Antallet af fibre der trækker sig sammen bestemmer den kraft musklen trækker sig sammen med. Når flere muskelfibre trækker sig sammen på samme tid, så er kraften større.

I denne video kan du se en medlevende forklaring af, hvordan muskler er bygget op og hvorfor de trækker sig sammen.

Historie om muskelkontraktionen

Aktionspotentiale fra centralnervesystemet når ud til en alpha motor neuron. Denne neuron transmitterer et aktionspotentiale (AP) ned ad sin egen axon, hvor den rammer den motoriske endeplade.

To store proteiner i musklerne er actin og myosin. Det er dem, der sørger for muskelkontraktion. I hvile er de forhindret i at komme i kontakt med hinanden. To andre proteiner, troponin og tropomyosin, sidder på spidsen af actin og myosin, og det er disse to proteiner, som sørger for tværbrodannelse. Når Ca++ kommer ind i musklen efter at AP har ramt den motoriske endeplade ændres troponin og tropomyosin, så actin og myosin kan komme i kontakt med hinanden, og der bliver dannet en tværbro.

Vi kan anskue det lidt som en fest-metafor.

Actin og myosin har gået og været lidt lune på hinanden, men der kommer altid lige noget i vejen. Generthed og venner, så deres munde har endnu ikke kunnet mødes i et længe ventet kys. Så tager man til en fest, og pludselig får man måske mulighed for at få lidt øl, så genertheden forsvinder, og når mørket er faldet på, har man mulighed for at få lidt kvalitetstid sammen.

Det er calcium og pludselig ændrer mundene fuldstændig positur, så de nærmer sig en som til et kys. Pludselig er der dannet en tværbro.

Myosin er et hoved på en stilk. Hovedet er fleksibelt og det knytter an til actin-molekylet. Ifølge sliding filament teorien vil muskelfiberen nu trække sig sammen.

Muskler og nerver i musklerne

Muskler kan ikke trække sig sammen alene. De har behov for et stimulus fra en nervecelle, der giver signal til musklen om at trække sig sammen.

Hvis du fx vil bøje din arm, så sender hjernen et elektrisk signal til nervecellerne, der kaldes motor neuroner i armbøjerne, fx biceps. Motor neuronerne stimulerer muskelfibrene i biceps til at trække sig sammen.

Selv de ufrivillige bevægelser, fx hjertemusklen, er også styret af nervesystemet.

Video om hvordan musklerne trækker sig sammen

Sammenfatning af muskelsammentrækning

Ifølge sliding filament-teorien så trækker en muskel sig sammen, når myosin-filamenterne trækker i aktin-filamenterne, så sarcomererne bliver kortere i muskelfibrene.
Når sarcomererne i en muskel bliver kortere, så trækker musklerne sig sammen.