مواضيع المحاضرة: Contraction of Skeletal Muscle
background image

Lec. : 3                                                      Physiology 

 

Contraction of Skeletal Muscle 

Skeletal Muscle Fiber 
     Figure below

 

shows the organization of skeletal muscle, demonstrating that all 

skeletal  muscles  are  composed  of  numerous  fibers  ranging  from  10  to  80 
micrometers  in  diameter.  In  most  skeletal  muscles,  each  fiber  extends  the  entire 
length of the muscle. Except for about 2 per cent of the fibers, each fiber is usually 
innervated by only one nerve ending, located near the middle of the fiber. 
Sarcolemma 
   The  sarcolemma  is  the  cell  membrane  of  the  muscle  fiber.  The  sarcolemma 
consists of  a  true  cell  membrane, called  the  plasma  membrane, and  an  outer  coat 
made  up  of  a  thin  layer  of  polysaccharide  material  that  contains  numerous  thin 
collagen  fibrils.  At  each  end  of  the  muscle  fiber,  this  surface  layer  of  the 
sarcolemma  fuses  with  a  tendon  fiber,  and  the  tendon  fibers  in  turn  collect  into 
bundles to form the muscle tendons that then insert into the bones. 
Myofibrils; Actin and Myosin Filaments 
   Each  muscle  fiber  contains  several  hundred  to  several  thousand  myofibrils, 
which are demonstrated by the many small open dots in the cross-sectional view of 
Figure (C). Each myofibril (Figure D and E) is composed of about 1500 adjacent 
myosin  filaments  (thick)  and  3000  actin  filaments

  (

thin),  which  are  large 

polymerized  protein  molecules  that  are  responsible  for  the  actual  muscle 
contraction.  
    Note  in  Figure  E that  the  myosin  and  actin  filaments partially  interdigitate  and 
thus  cause  the  myofibrils  to  have  alternate  light  and  dark  bands.  The  light  bands 
contain  only  actin  filaments  and  are  called  I  bands  because  they  are  isotropic  to 
polarized light. The dark bands contain myosin filaments, as well as the ends of the 
actin  filaments  where  they  overlap  the  myosin,  and  are  called  A  bands  because 
they  are  anisotropic  to  polarized  light.  Note  also  the  small  projections  from  the 
sides of the myosin filaments in Figure E and L. These are cross-bridges. It is the 
interaction  between  these  cross-bridges  and  the  actin  filaments  that  causes 
contraction. 
     The  ends  of  the  actin  filaments  are  attached  to  a  so-called  Z  disc.  From  this 
disc,  these  filaments  extend  in  both  directions  to

 

interdigitate  with  the  myosin 

filaments.  The  Z  disc,  which  itself  is  composed  of  filamentous  proteins  different 
from  the  actin  and  myosin  filaments,  passes  crosswise  across  the  myofibril  and 
also crosswise from myofibril to myofibril, attaching the myofibrils to one another 


background image

Lec. : 2                                                      Physiology 

 

all the way across the muscle fiber. Therefore, the entire muscle fiber has light and 
dark bands, as do the individual myofibrils. These bands give skeletal and cardiac 
muscle their striated appearance. 

 

    The portion of the myofibril (or of the whole muscle fiber) that lies between two 
successive Z discs is called a sarcomere. When the muscle fiber is contracted, as 
shown at the bottom of Figure, the length of the sarcomere is about 2 micrometers. 
At this length, the actin filaments completely overlap the myosin filaments, and the 
tips  of  the  actin  filaments  are  just  beginning  to  overlap  one  another.  We  will  see 
later  that,  at  this  length,  the  muscle  is  capable  of  generating  its  greatest  force  of 
contraction. 


background image

Lec. : 3                                                      Physiology 

 

 

General Mechanism of Muscle Contraction 
   The  initiation  and  execution  of  muscle  contraction  occur  in  the  following 
sequential steps. 
1.  An action potential travels along a motor nerve to its endings on muscle fibers. 
2.  At  each  ending,  the  nerve  secretes  a  small  amount  of  the  neurotransmitter 

substance acetylcholine. 

3.  The  acetylcholine  acts  on  a  local  area  of  the  muscle  fiber  membrane  to  open 

multiple  “acetylcholinegated”  channels  through  protein  molecules  floating  in 
the membrane. 

4.  Opening of the acetylcholine-gated channels allows large quantities of sodium 

ions  to  diffuse  to  the  interior  of  the  muscle  fiber  membrane.  This  initiates  an 
action potential at the membrane. 

5.  The action potential travels along the muscle fiber membrane in the same way 

that action potentials travel along nerve fiber membranes. 

6.  The action potential depolarizes the muscle membrane, and much of the action 

potential electricity flows through the center of the muscle fiber. Here it causes 
the sarcoplasmic reticulum to release large quantities of calcium ions that have 
been stored within this reticulum. 

7.  The  calcium  ions  initiate  attractive  forces  between  the  actin  and  myosin 

filaments,  causing  them  to  slide  alongside  each  other,  which  is  the  contractile 
process. 

8.  After  a  fraction  of  a  second,  the  calcium  ions  are  pumped  back  into  the 

sarcoplasmic  reticulum  by  a  Ca

++

  membrane  pump,  and  they  remain  stored  in 

the reticulum until a new muscle action potential comes along; this removal of 
calcium ions from the myofibrils causes the muscle contraction to cease.  




رفعت المحاضرة من قبل: IRAQ land
المشاهدات: لقد قام 4 أعضاء و 107 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل