筋収縮の仕組みを分かりやすく説明

【一発で覚える】筋収縮の仕組み




【一発で覚える】筋収縮の仕組み

 

 

まずは筋収縮の仕組みをアバウトに把握しよう

 

筋収縮は次の2つのステップから起こります。

 

①信号が伝わり、筋小胞体からカルシウムが「ファサ~ッ」と降りかかる。

 

②その刺激で、ミオシンがアクチンを「グイッ!」とたぐり寄せる。

 

 

 

一発でイメージをつかむのであれば、こんな↑イメージで覚えると良いでしょう。これによって、筋肉を「ムキっ!」とさせることができます。

 

 

では、この2ステップの間、具体的に筋肉の中でどのようなことが起こっているのでしょうか?さらに詳しく見ていきたい方は、続きを読んでみてください。

 

 

 

参考動画(筋収縮のイメージをつかむ、とっても良い動画)

 

 

 

筋収縮を起こす「ミオシン」と「アクチン」とは?

 

まずは筋収縮を起こしている「ミオシン」「アクチン」とは何かを理解しましょう。

 

 

筋肉は「筋線維」という細い線維が束になったものです。この一つ一つの束を「筋束」と言います。

 

 

 

 

さらにこの筋線維を拡大してみると、筋線維は「筋原線維」というさらに細い線維がたくさん束ねられていることが分かります。

 

 

 

 

 

筋原線維は「サルコメア(筋節)」と呼ばれる構造が連続しており、そのサルコメアを形作っているのが、「ミオシン」「アクチン」です。

 

 

 

 

筋収縮のメカニズム

 

具体的に筋収縮がどのような順序を辿って起きているのかについてみていきます。

 

 

①活動電位を伝える

筋収縮は、中枢神経系から活動電位(インパルス)神経筋接合部に伝わることが引き金になっておきます。すると、運動神経の末端部分からアセチルコリンが出てきて、筋細胞膜(形質膜)の受容体に結合します。

 

 

 

 

すると、さらに筋細胞膜(形質膜)内でも活動電位が生じ、その電気信号は横行小管(T管)という枝分かれした管に乗っていき、筋小胞体(SR)まで伝わっていきます。

 

 

 

 

②筋小胞体(SR)からカルシウムイオンが降り注ぐ

 

活動電位が筋小胞体に伝わると、筋小胞体からカルシウムイオンが筋原線維内に放出されます。ふりかけみたいに「ファサ~っ」と降りかかります。

 

 

 

 

すると、アクチンを構成している「トロポニン」にカルシウムイオンがピタッとくっつきます。これが刺激になり、ハリガネみたいにらせん状になった「トロポミオシン」がキュッと細く引き締まることになります。

 

 

 

 

これによって、G-アクチンという球体部分と、ミオシンの先っぽの膨らんだ部分が結合できるようになるわけです。あのハリガネみたいな「トロポミオシン」や「トロポニン」は、勝手にミオシンとアクチンが結合しないように、普段は邪魔をしていたというわけですね。

 

 

 

 

③ミオシン頭部がATPを使って、アクチンをたぐり寄せる

 

ミオシンの先っぽの膨らんだ部分(ミオシン頭部)に、ATP(アデノシン3リン酸)というエネルギー物質がくっ付きます。ミオシン頭部がこのATPをADP(アデノシン2リン酸)とPi(リン酸)に分解し、Pi(リン酸)を遊離させる(解き放つ!)時、エネルギーを生み出します。

 

 

 

 

すると、そのエネルギーによってミオシン頭部がアクチンとさらに強く結びつき、結果としてアクチンを中心に向かってたぐり寄せることになるのです。

 

 

このような筋収縮のメカニズムは、アクチンフィラメントがミオシンフィラメントに滑り込んでいるようにも見えるため筋収縮の「滑走説」と呼ばれています。

 

 

 

④筋小胞体がカルシウムイオンを回収し、筋肉が緩む

 

逆に、筋肉が緩む(弛緩する)ときには、筋小胞体がカルシウムイオンを回収しにかかります。この時、筋小胞体もATPを使ってカルシウムイオンを回収しています。そのため、筋肉に力を入れるときだけでなく、筋肉の力を抜くときもエネルギーを利用しているわけです。

 

 

トロポニンについていたカルシウムイオンはここで回収され、再びトロポミオシンやトロポニンが、ミオシン頭部との結合を邪魔するため、筋収縮が弱まる…という流れになっています。

 

 

 

ミオシンとアクチンの覚え方

 

「ミオシン」「アクチン」

 

 

とても覚えにくいです。どちらがどちらなのかわからなくなってしまうことが多々ある上に、これと言って良い語呂合わせがありません。

 

 

ただこのサイトの管理人は、これまで紹介してきた図に登場している「ミオシン頭部」のイラストを「ミオちゃん」と名付けて覚えています。さらにロッド部分が「芯」のようになっているので「ミオ芯」です。

 

 

また「ミオシン」はアクチンよりも太いため、「ミオちゃん」は太ったデザインにしています。ATPを多く食べて、エネルギーを生み出している大食いなので太っているという設定です。

 

 

 

 

「太ったミオちゃんはATPの大食いで芯がある」…「ミオシン」

 

 

そうでない方を「アクチン」

 

 

しょうもないですが、しょうもなさ過ぎて覚えてしまうくらいが丁度よい、と思っています。参考に!(酷評覚悟)



サービスメニュー

・陸上競技のトレーニングを科学的に考える電子book

「スライドで学ぶ~陸上競技の科学~」


・登録時に「ハムストリングの肉離れを防ぐ」をプレゼント

上記電子bookを無料でプレゼント「メルマガ登録」

*メールアドレス
*お名前(姓・名)


・コーチがいない選手、競技経験の無い部活動顧問の先生方へ

「トレーニング指導・メール相談はこちら」


 


トップページへ

 





スポーツ生理学とは?

スポーツ生理学で分かることスポーツ生理学とは、「スポーツに関わる事象の生理的な仕組みを研究する学問領域」です。例えば、ランニング中に上り坂に差し掛かると、走る速度が遅くなったり、心拍数が上がったり、キツイなと感じたり…と様々な変化が起こります。こうした事象がどうして起こるのか、体の内部でどのような変...

≫続きを読む

筋肉とは?(骨格筋、心筋、平滑筋の違い)

筋肉とは?「筋肉」は体重の70%以上を占める組織で、私たちヒトの身体活動のために無くてはならないものです。この筋肉は、随意筋である骨格筋と、不随意筋である心筋と内臓筋に分けられます。また、骨格筋と心筋は顕微鏡で見てみると横紋状(縞模様)の構造が見てとれることから、横紋筋とも呼ばれています。この筋線維...

≫続きを読む

【分かりやすい】筋線維の構造(筋原線維、筋小胞体、アクチンとミオシン)

骨格筋は、筋線維の束でできている骨格筋は腱を介して、骨に付着しています。多くの場合、中央部が太くなっており、この部分を筋腹と言います。また、筋肉のその両端は細長くなっていきますが、身体の中心に近い方を筋頭、遠い方は筋尾と呼ばれています。この骨格筋の内部を詳しく見ていくと、細長い細胞の束が見えてきます...

≫続きを読む

【一発で覚える】筋収縮の仕組み

まずは筋収縮の仕組みをアバウトに把握しよう筋収縮は次の2つのステップから起こります。①信号が伝わり、筋小胞体からカルシウムが「ファサ~ッ」と降りかかる。②その刺激で、ミオシンがアクチンを「グイッ!」とたぐり寄せる。一発でイメージをつかむのであれば、こんな↑イメージで覚えると良いでしょう。これによって...

≫続きを読む

速筋線維と遅筋線維(部位やスポーツ選手による違いと推定方法)

筋線維は、大きくタイプが2つに分かれています。速筋線維と遅筋線維です。速筋線維の特徴速筋線維は収縮する速度が高く、その速度は遅筋線維と比べて2〜4倍だと言われています。また、糖を分解してエネルギーを生み出す解糖能力に優れ、大きな力を生み出せることも特徴です。しかし、疲労しやすいという弱点があります。...

≫続きを読む

よくわかる筋肉の収縮様式

筋肉には色々な力発揮の仕方があるとされています。それをまとめたものが、以下の図です。静的収縮(static contoraction)(等尺性収縮: isometric contraction)静的収縮(static contraction)とは、筋肉の長さが変化しない収縮の仕方です。例えば、ダンベ...

≫続きを読む

最大筋力を高める要因とトレーニング方法(神経系と筋系)

スポーツのパフォーマンスを高める上で、最大筋力を高めることは有利に働くことが多いでしょう。ここでは、その最大筋力とは何によって決まるのか、そしてそのトレーニング方法にはどのようなものがあるかについて紹介していきます。運動単位の動員動員できる運動単位が多いほど、筋力は高まる最大筋力を決める要因には、様...

≫続きを読む

主動筋と拮抗筋(拮抗筋のストレッチでパワーが上がる?)

主動筋と拮抗筋の違い例えば肘を曲げる運動をするとき、上腕二頭筋が収縮力を発揮して短縮します。このように、その関節運動の主な働きを担う筋肉を「主動筋」と言います。この肘を曲げる運動の場合、主動筋は上腕二頭筋になるということですね。一方、主動筋とは反対側で、主動筋が短縮することで引き伸ばされる筋肉があり...

≫続きを読む

筋力とスピード、パワーの関係(スピードやパワーの決定要因とトレーニング方法)

スピード筋力?(筋肉の収縮速度と力の関係)筋肉には、高い速度で縮んでいる時ほど小さな力しか発揮できず、逆に縮む速度が遅い時ほど大きな力を発揮できるという特性があります。これを、筋肉の「力-速度関係」と言います。何か重たい物を投げる時には、力をギュッと込めることができると思います。しかし、バドミントン...

≫続きを読む

体力とは何か?(よくわかる体力の定義)

「体力」と言うと、どんなことが連想されるでしょうか?疲れ知らずでバリバリ働ける人のことを「体力がある」と言ったり、持久走で記録の良い人のことを「すごい体力だ」と言ったり、学校で行われるスポーツテストは「体力テスト」とも呼ばれていたり、その使われ方は様々です。「体力を付けなきゃ!」とはよく言われますが...

≫続きを読む