Biophysics · 24.13
筋収縮の滑走フィラメント説(sliding-filament model)
Sliding-filament model of muscle contraction
🧠 滑走フィラメント説sliding-filament model滑走フィラメント説(sliding-filament model)sliding-filament model(滑走フィラメント説)では、太い・細いフィラメント自体は短くならず、相互の重なりが増えることでサルコメアsarcomereサルコメア(sarcomere)sarcomere(サルコメア)が短縮する。
サルコメアで変わる部分
サルコメアsarcomereサルコメア(sarcomere)sarcomere(サルコメア)はZ線間の収縮単位である。クロスブリッジcross-bridgeクロスブリッジ(cross-bridge)cross-bridge(クロスブリッジ)が細いフィラメントをM線方向へ引くと、Z線間距離が短くなる。
| 構造 | 収縮時contracted state収縮時(contracted state)contracted state(収縮時)の変化 | 理由 |
|---|---|---|
| A帯 | ほぼ不変 | 太いフィラメント長を反映するため |
| I帯 | 短縮 | 細いフィラメントだけの領域が減るため |
| H帯 | 短縮 | 太いフィラメントだけの領域が減るため |
| Z線間距離 | 短縮 | フィラメントの重なりが増えるため |
長さ–張力関係
活動張力active tension活動張力(active tension)active tension(活動張力)は、力を発生できるアクチン–ミオシンの重なりに依存する。サルコメアsarcomereサルコメア(sarcomere)sarcomere(サルコメア)が長すぎると重なりが不足し、短すぎると細いフィラメント同士の干渉やZ線への圧迫が増えるため、いずれも活動張力active tension活動張力(active tension)active tension(活動張力)が低下する。
flowchart TD
A["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='sarcomere'>サルコメア</span>が長すぎる"] --> B["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='cross-bridge'>クロスブリッジ</span>数が少ない"]
B --> C["中間長で有効な重なりが最大"]
C --> D["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='sarcomere'>サルコメア</span>が短すぎる"]
D --> E["フィラメント干渉で張力低下"]
分子運動から筋全体へ
サルコメアsarcomereサルコメア(sarcomere)sarcomere(サルコメア)を直列serial (organ architecture, vs. parallel)直列(serial (organ architecture, vs. parallel))serial (organ architecture, vs. parallel)(直列)に増やすと短縮距離と速度が、並列に増やすと発生できる力が増える。刺激頻度による張力調節は単収縮single twitch単収縮(single twitch)single twitch(単収縮)・加重weighting / summation加重(weighting / summation)weighting / summation(加重)・強縮tetanus強縮(tetanus)tetanus(強縮)、負荷条件による収縮様式は等尺性isometric等尺性(isometric)isometric(等尺性)・等張性収縮isotonic contraction等張性収縮(isotonic contraction)isotonic contraction(等張性収縮)で扱う。
💡 「筋が短くなる」と「フィラメントが短くなる」を区別する。短縮するのはサルコメアsarcomereサルコメア(sarcomere)sarcomere(サルコメア)であり、フィラメント長はほぼ一定である。
まとめ
- 収縮ではフィラメント長ではなく、太い・細いフィラメントの重なりが変わる。
- A帯はほぼ一定で、I帯・H帯・Z線間距離が短くなる。
- 活動張力active tension活動張力(active tension)active tension(活動張力)には有効な重なりが最大となる最適サルコメアsarcomereサルコメア(sarcomere)sarcomere(サルコメア)長がある。