筋肉の収縮のしくみ
カエル先生フィラメント自体の長さは変わらない。サルコメアが縮むから筋肉が縮むんだよ。
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- **骨格筋**は**筋繊維**が集まってできており、筋繊維の中には**筋原繊維**が規則的に並ぶ。
- 筋原繊維の繰り返し単位である**サルコメア**の中で、**アクチンフィラメント**の間に**ミオシンフィラメント**が滑り込んで収縮する（**滑り説**）。
- 興奮が伝わると**Ca²⁺**が放出されて**トロポニン**に結合し、ATP（新しいタブで開きます）を使ってフィラメントが滑り込む。
詳しく
骨格筋の構造とサルコメア
骨格筋は、多数の筋繊維という細長い細胞が集まってできている。1本の筋繊維の中には、さらに細い筋原繊維が束になって規則的に並んでいる。
筋原繊維には、太いミオシンフィラメントと細いアクチンフィラメントが、互い違いに重なって並んでいる。
この2種類のフィラメントが規則的に重なる繰り返しの1単位をサルコメアという。サルコメアの両端はZ膜という仕切りで区切られている。
滑り説とCa²⁺・トロポニンの働き
筋肉が収縮するとき、アクチンフィラメントとミオシンフィラメントそれぞれの長さは変わらない。ミオシンフィラメントがアクチンフィラメントの間に滑り込んでサルコメアそのものが短くなることで、筋肉全体が収縮する。この考え方を滑り説という。
収縮の引き金になるのはCa²⁺だ。興奮が伝わると、筋繊維内の筋小胞体からCa²⁺が放出される。
放出されたCa²⁺はアクチンフィラメント上のトロポニンに結合する。これによってミオシンがアクチンに結合できるようになり、フィラメントの滑り込みが始まる。
刺激から収縮までの流れとATPの役割
運動神経の末端と筋繊維が接する部分を神経筋接合部という。運動神経の興奮がここに達すると神経伝達物質（新しいタブで開きます）が放出され、筋繊維に興奮が伝わる。
筋繊維の興奮は筋小胞体からのCa²⁺の放出につながり、トロポニンへの結合を経てミオシンとアクチンの結合が始まる。
ミオシンがアクチンの上を滑って動くときや、ミオシンがアクチンから外れて次の結合に備えるときには、いずれもATPの分解で得られるエネルギーが使われる。ATPが無ければ筋肉は収縮を続けられない。
確認問題
確認問題（解答用紙）
スマホやタブレットで読み取ると、この問題をその場で解けます。
https://manazoo.com/science/skeletal-muscle-contraction-mechanism/?from=print#quiz
骨格筋の構造を大きい単位から並べたとき、正しい順序はどれか。
- ◯ 骨格筋→筋繊維→筋原繊維
- ◯ 骨格筋→筋原繊維→筋繊維
- ◯ 筋原繊維→骨格筋→筋繊維
- ◯ 筋繊維→骨格筋→筋原繊維
正解：骨格筋→筋繊維→筋原繊維
骨格筋は筋繊維が集まってできており、筋繊維の中に筋原繊維が規則的に並ぶ。滑り説によると、筋肉が収縮するときフィラメントはどうなるか。
- ◯ 両方のフィラメントの長さがともに長くなる
- ◯ フィラメント自体の長さは変わらず、サルコメアが短くなる
- ◯ アクチンフィラメントの長さが短くなる
- ◯ ミオシンフィラメントの長さが短くなる
正解：フィラメント自体の長さは変わらず、サルコメアが短くなる
アクチンフィラメントとミオシンフィラメント自体の長さは変わらず、フィラメントが滑り込んでサルコメアが短くなる。筋小胞体から放出されたCa²⁺は何に結合して収縮を引き起こすか。
- ◯ ミオシンフィラメント
- ◯ 神経伝達物質
- ◯ トロポニン
- ◯ ATP
正解：トロポニン
放出されたCa²⁺はアクチンフィラメント上のトロポニンに結合し、ミオシンがアクチンに結合できるようになる。筋肉の収縮でATPが使われるのはどのようなときか。
- ◯ ミオシンがアクチンの上を動くときや次の結合に備えて外れるとき
- ◯ 神経伝達物質が合成されるときだけ
- ◯ 筋肉が完全に弛緩しているときだけ
- ◯ Ca²⁺が筋小胞体に取り込まれる前だけ
正解：ミオシンがアクチンの上を動くときや次の結合に備えて外れるとき
ミオシンがアクチンの上を滑って動くときや、アクチンから外れて次の結合に備えるときに、ATP（新しいタブで開きます）の分解で得られるエネルギーが使われる。
単元のポイント
- 骨格筋・筋繊維・筋原繊維 骨格筋をつくる筋繊維と、筋繊維の中に規則的に並ぶ筋原繊維
- サルコメアとフィラメント 筋原繊維の繰り返し単位（サルコメア）の中にあるアクチンフィラメントとミオシンフィラメント
- 滑り説 フィラメント自体の長さは変わらず、ミオシンフィラメントがアクチンフィラメントの間に滑り込んでサルコメアが短くなる仕組み
- Ca²⁺・トロポニンとATP 筋小胞体から放出されるCa²⁺がトロポニンに結合することで、ATPを使った収縮が始まる仕組み