筋肉は、人体で最も重要な組織の1つです。それらは、私たちが他のあらゆる種類の重要な機能を動かし、呼吸し、実行することを可能にします。しかし、筋肉は実際にどのように発達しますか？
それはすべて、筋肉を構成する細胞から始まります。筋肉繊維と呼ばれるこれらの細胞には、筋フィラメントと呼ばれる特殊な構造が含まれています。筋フィラメントは、アクチンとミオシンの2種類のタンパク質で作られています。これらのタンパク質が相互作用すると、筋肉繊維が収縮します。
筋肉繊維の筋フィラメントの数は、それがどれほど強いかを決定します。筋フィラメントが多いほど、筋肉繊維が強くなります。これが、運動するときに筋肉が強くなる理由です。運動するとき、筋肉繊維を損傷します。この損傷により、体は筋肉繊維を修復し、その過程で各繊維の筋フィラメントの数を増加させます。
筋フィラメントの数に加えて、筋フィラメントの配置も筋肉の強度に影響します。ほとんどの筋肉では、筋フィラメントはサルコメアと呼ばれる繰り返しパターンに配置されています。サルコメアは、筋肉収縮の基本単位です。
サルコメアの長さは、筋肉の可動域を決定します。サルコメアが長いほど、可動域が大きくなります。これが、ハムストリングスなどの一部の筋肉がこれまで伸びることができる理由です。
筋フィラメントの強度と配置は、筋肉の発達を決定する要因の2つにすぎません。他の要因には、筋肉の種類、人の年齢、身体活動のレベルが含まれます。
筋肉がどのように発達するかを理解することにより、筋肉の強さと持久力を改善する方法をよりよく理解できます。また、この知識を使用して、筋肉の損傷を防ぎ、全体的な健康を促進することもできます。
ここに筋肉の発達に関与する細胞メカニズムのより詳細な説明があります：
筋肉が神経によって刺激されると、シグナルは神経筋接合部を介して筋肉細胞に伝達されます。これにより、筋肉細胞内の膜結合オルガネラである筋細胞質網状体からのカルシウムイオンの放出が発生します。
カルシウムイオンは、アクチンフィラメントに位置するトロポニンタンパク質に結合します。これは、ミオシンヘッドの結合部位を露出させるトロポニンタンパク質の立体構造変化を引き起こします。
その後、ミオシンヘッドはアクチンフィラメントに結合し、クロスブリッジを形成します。このクロスブリッジは、アクチンフィラメントをサルコメアの中心に向かって引っ張り、筋肉を収縮させます。
この収縮のエネルギーは、ATPの加水分解に由来します。これは、化学結合にエネルギーを蓄える分子です。ミオシンヘッドは、ATPの加水分解によって生成されるADPおよび無機リン酸分子を放出し、別のアクチンフィラメントに結合してプロセスを繰り返します。
クロスブリッジの形成と放出のこのサイクルは、筋肉繊維が緩和されるまで続きます。緩和プロセスは、カルシウムイオンのカルモジュリンタンパク質への結合によって開始され、トロポニンタンパク質からのカルシウムイオンの放出を引き起こします。トロポニンタンパク質のこの立体構造の変化は、ミオシンヘッドの結合部位をブロックし、クロスブリッジを壊し、筋肉をリラックスさせます。
筋肉繊維の収縮と弛緩の繰り返しサイクルにより、筋肉が強度と持久力を発生させます。
