【組織】筋組織の種類と骨格筋の構造

2章 人体構造・機能論

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🔰 この記事について

この記事では、筋組織について、
図解を用いてわかりやすく解説しています。

筋組織の種類骨格筋の構造 について、
国家試験や定期試験で頻出のポイントを
コンパクトに整理しました。

短時間で復習しやすいよう、
重要ポイントを中心にまとめています。

※ 5択クイズは別記事に掲載しています。

🖊️ この記事で学べる内容

以下の項目について、
重要ポイントをまとめています。

  • 筋組織とは?
  • 筋の種類
  • 骨格筋の構造
  • 筋線維の構造
  • 筋収縮のしくみ

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▶️ 上皮組織の種類と膜組織
▶️ 神経組織の構造と働き
▶️ 結合組織(準備中)

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本シリーズは
「5択クイズ編」+「要点解説編」 の2本立てです。

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  • まず クイズ で理解度チェック
  • 本記事で知識を整理
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▶︎ 筋組織とは?
▶︎ 筋の種類
▶︎ 骨格筋の構造
▶︎ 筋線維(筋細胞)の構造
▶︎ 筋収縮のしくみ

 

筋組織とは

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(管理人)

筋組織は、
収縮することで力を生み出し
体を動かす組織です。

  • 例えば、次のような働きを担っています。
  • 歩く・走る・物を持つ(骨格筋
  • 心臓が拍動して血液を送り出す(心筋
  • 消化管が内容物を送り出す蠕動運動(平滑筋
  • 筋組織は、構造や働きの違いによって、
    次の3種類に分類されます。
  • 骨格筋
  • 心筋
  • 平滑筋
  • また、筋肉は自分の意思で動かせるかどうか
    によっても分類されます。
  • 随意筋
    自分の意思で動かすことができる筋肉
  • 不随意筋
    自分の意思とは関係なく働く筋肉
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(管理人)

骨格筋は随意筋ですが、
心筋と平滑筋は不随意筋です。

  • さらに、顕微鏡で観察すると、
    筋線維に横方向の縞模様(横紋
    が見られる筋肉を横紋筋といいます。
  • 横紋筋:骨格筋・心筋
  • 平滑筋:横紋が見られない
骨格筋・心筋・平滑筋の3種類の筋組織を比較した模式図。骨格筋は横紋筋・随意筋で多核細胞、心筋は横紋筋・不随意筋で単核または二核細胞、平滑筋は不随意筋で単核細胞から構成されることを示す。
図1:筋の種類と特徴
筋組織は、骨格筋・心筋・平滑筋の3種類に分類される。
各筋組織は、横紋構造の有無、随意・不随意、細胞の核の数
などの特徴が異なる。
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次に、それぞれの筋組織の特徴
比較してみましょう。

筋組織の種類

  • 筋組織は、
    骨格筋・心筋・平滑筋の3種類
    に分類されます。
  • それぞれで、
  • 横紋の有無
  • 支配神経
  • 随意・不随意
  • 細胞の特徴

     が異なります。

項目骨格筋心筋平滑筋
筋線維横紋筋横紋筋平滑筋
支配神経体性神経
運動神経)
自律神経自律神経
随意・不随意随意筋不随意筋不随意筋
細胞の特徴多核細胞1〜2核の細胞単核細胞

※ 心筋細胞は通常1核ですが、
2核のものも存在します。

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(管理人)

心筋細胞は基本的に単核細胞ですが、
互いに連結して
一つの細胞のように収縮します。

  • 心筋細胞は、介在板(かいざいばん)によって
    互いに連結されています。
  • 介在板にはギャップジャンクションが存在し、
    電気的興奮が細胞間を速やかに伝わることで、
    多数の心筋細胞が同期して収縮できます。
  • このように、複数の細胞が
    一つの細胞のように協調して働く状態を
    機能的合胞体(functional syncytium)
    といいます。
  • その結果、心臓全体が効率よく拍動し、
    血液を全身へ送り出すことができます。
心筋細胞は介在板で連結され、介在板に含まれるギャップ結合を介して電気刺激が隣接細胞へ伝わることで、心臓全体が同期して収縮し、機能的合胞体を形成する模式図。
図2:心筋細胞の構造と機能的合胞体の形成
心筋細胞は介在板によって互いに連結されている。
介在板に含まれるギャップ結合を介して
電気刺激(興奮)が隣接する細胞へ伝わることで、
多数の心筋細胞が同期して収縮し、
心臓全体が一つの細胞のように働く機能的合胞体を形成する。
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💡 補足|合胞体について
  • 骨格筋は多数の細胞が融合してできた
    真の合胞体ですが、
    心筋は細胞同士が融合せず、
    ギャップジャンクションで
    電気的につながるため
    機能的合胞体と呼ばれます。

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▶︎ 筋組織とは?
▶︎ 筋の種類
▶︎ 骨格筋の構造
▶︎ 筋線維(筋細胞)の構造
▶︎ 筋収縮のしくみ

骨格筋の構造

  • 骨格筋は、
    多数の筋線維(筋細胞)になって集まり、
    一本の筋を形成しています。
  • 筋は、次のような階層構造になっています。
  • 筋全体
  • 筋線維束
  • 筋線維(筋細胞)
  • 筋原線維
  • また、それぞれは
    結合組織からなる筋膜で包まれています。
  • 筋外膜:筋全体を包む
  • 筋周膜:筋線維束を包む
  • 筋内膜:筋線維を包む
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(管理人)

筋線維(筋細胞)の細胞膜
筋鞘(筋細胞膜)」と呼ばれます。
筋内膜とは別の構造なので
混同しないようにしましょう。

  • 筋の両端はへ移行し、
    を介してに付着します。
  • 筋が収縮すると、
    その力は腱を通じて骨へ伝わり、
    関節運動が起こります。
骨格筋の階層構造を示す模式図。骨格筋は筋線維束から構成され、筋線維束は多数の筋線維(筋細胞)から成る。筋線維内には筋原線維が規則正しく配列し、筋全体は筋外膜、筋線維束は筋周膜、筋線維は筋内膜に包まれている。筋の両端は腱を介して骨に付着する。
図3:骨格筋の階層構造
骨格筋は、筋線維束が集まって筋全体を形成し、
筋線維束は多数の筋線維(筋細胞)から構成される。
筋線維内には、収縮を担う筋原線維が規則正しく配列している。
また、筋全体は筋外膜、筋線維束は筋周膜、筋線維は筋内膜に包まれ、
筋の両端は腱を介して骨に付着する。
Illustrations by Servier Medical Art, licensed under CC BY 4.0.
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講師
(管理人)

次は筋線維(筋細胞)の内部構造
を見ていきましょう。

筋線維(筋細胞)の構造

  • 筋線維(筋細胞)は、
    非常に長い円柱状の細胞で、
    細胞の辺縁部多数の核をもちます。
  • 細胞内には、収縮を担う筋原線維
    規則正しく並んでいます。
  • 筋原線維は、
    細いアクチンフィラメント
    太いミオシンフィラメントから構成されます。
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講師
(管理人)

これらが規則正しく配列することで、
骨格筋に特徴的な横紋構造
が形成されます。

  • 筋原線維では、
    アクチンフィラメントミオシンフィラメント
    の配列によって、
    次のような構造がみられます。
  • A帯
    アクチンフィラメントと
    ミオシンフィラメントが
    重なって見える暗い部分
  • I帯
    アクチンフィラメントのみ
    が存在する明るい部分
  • H帯
    ミオシンフィラメントのみ
    が存在するA帯中央の部分
  • Z線
    筋節(サルコメア)の境界となる線
  • M線
    ミオシンフィラメントを中央でつなぐ線
  • Z線から隣のZ線まで
    筋節(サルコメア)といい、
    筋収縮の基本単位となります。
筋線維(筋細胞)の内部構造を示す模式図。筋線維内には多数の筋原線維が存在し、筋原線維はアクチンフィラメントとミオシンフィラメントから構成される。筋原線維にはA帯、I帯、H帯、Z線、M線がみられ、Z線から隣のZ線までが筋節(サルコメア)であり、筋収縮の基本単位となることを示す。
図4:筋線維(筋細胞)と筋原線維の構造
筋線維(筋細胞)の内部には、収縮を担う筋原線維が多数並んでいる。
筋原線維は、アクチンフィラメントとミオシンフィラメントが
規則正しく配列することで横紋構造を形成し、
A帯・I帯・H帯・Z線・M線などの構造が認められる。
Z線から隣のZ線までを筋節(サルコメア)といい、
筋収縮の基本単位である。
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筋収縮のしくみ

  • 筋収縮では、
    アクチンフィラメントが
    ミオシンフィラメントの間へ滑り込む
    ことで、筋節(サルコメア)が短縮します。
  • この考え方を
    滑り説(Sliding filament theory)
    といいます。
  • 筋収縮が起こると、サルコメアでは
    各構造に次のような変化がみられます。
  • A帯:長さは変化しない
  • I帯:短くなる
  • H帯:短くなる(消失することもある)
  • Z線間(サルコメア):短くなる
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講師
(管理人)

フィラメント自体の長さは変わらず
互いに滑り込むことで筋が短縮する
ことが特徴です。

筋収縮に伴うサルコメアの変化を示す模式図。収縮前後を比較し、アクチンフィラメントがミオシンフィラメントの間へ滑り込むことでサルコメアが短縮する様子を示している。収縮時にはZ線同士が近づき、I帯とH帯は短縮する一方、A帯の長さは変化しない。
図5:筋収縮のしくみ(滑り説)
筋収縮では、アクチンフィラメントがミオシンフィラメントの間へ
滑り込むことで、サルコメア(筋節)が短縮する(滑り説)。
このとき、A帯の長さは変化せず、
I帯とH帯は短くなり、Z線同士が近づくことで筋全体が収縮する。
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筋組織の種類

□ 骨格筋
 ・骨格に付着する筋肉
 ・横紋筋
 ・随意筋体性運動神経の支配)
 ・多核細胞(合胞体)

□ 心筋
 ・心臓の壁を構成する筋肉
 ・横紋筋
 ・不随意筋自律神経の支配)
 ・単核〜2核細胞
 ・介在板のギャップジャンクションにより
  電気的に連結(機能的合胞体)

□ 平滑筋
 ・内臓や血管の壁を構成する筋肉
 ・横紋構造をもたない
 ・不随意筋自律神経の支配)
 ・単核細胞

骨格筋の構造

□ 階層構造
 ・骨格筋全体:を介して骨に付着
 → 筋線維束:多数の筋線維の束
 → 筋線維(=筋細胞):長い多核細胞
 → 筋原線維:筋線維内に規則正しく配列

□ 筋膜(結合組織)
 ・筋外膜:筋全体を包む
 ・筋周膜筋線維束を包む
 ・筋内膜筋線維を包む
       ※筋鞘(筋細胞膜)とは異なる

筋線維(筋細胞と筋原線維

□ 筋線維(筋細胞)の構造
 ・非常に長い円柱状の多核細胞
 ・多数の核が細胞の辺縁部に存在
 ・内部に多数の筋原線維が規則正しく配列
  → 骨格筋に特徴的な横紋構造を形成

□ 筋原線維の構造
 ・細いアクチンフィラメント
  太いミオシンフィラメントから構成
 ・A帯(暗帯):ミオシンフィラメントの
         全長に相当する部分
 ・I帯(明帯):アクチンフィラメントのみ
         が存在する部分
 ・H帯:ミオシンフィラメントのみが
     存在するA帯中央の部分
 ・Z線:サルコメアの境界
     アクチンフィラメントが付着
 ・M線:サルコメアの中央
     ミオシンフィラメントを固定
 ・サルコメア(筋節):Z線から隣のZ線まで
            筋収縮の基本単位

筋収縮のしくみ

□ 滑り説
 ・アクチンフィラメントが
  ミオシンフィラメントの間へ滑り込む
  ことで筋収縮が起こる
 ・フィラメント自体の長さは変化せず
  サルコメアが短縮する

□ 筋収縮時の長さの変化
 ・A帯:変化しない
 ・I帯:短くなる
 ・H帯:短くなる
 ・サルコメア(筋節):短くなる

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▶︎ 筋線維(筋細胞)の構造
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※ 記事作成には正確を期しておりますが、
 内容に誤りや改善点がございましたら、
 お知らせいただけますと幸いです。
 今後の教材作成の
 参考にさせていただきます。

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