Liikemekanismeista

Liikemekanismeista tarkoitetaan biologisten järjestelmien kykyä liikkua ja siirtää voimia. Termi kattaa sekä solutasolla tapahtuvat liikkeet että koko organismin tasolla tapahtuvan liikkumisen mekanismit, kuten lihasten tuottaman voiman, nivelien toiminnan ja luuston liikkeen.

Solutasolla keskeisiä mekanismeja ovat aktiin–myosiinifilamenttien liukuminen ja proteiinien energiankäyttö. Lihassolujen supistuminen perustuu sarkomeerien pituuden lyhenemiseen aktiini- ja myosiinifilamenttien vuorovaikutuksessa. Troponiini–tropomyoosiini-kompleksi säätelee tämän prosessin kalsiumionien vaikutuksesta. ATP:n sitoutuminen ja hydrolyysi mahdollistavat filamenttien vetämisen. Lisäksi solunsisäinen liikettä johtaa mikrotubulusten kuljetusreiteissä toimivat moottoriproteiinit, kuten kinesiini ja dynesiini.

Soluliike sekä solujen liikkuminen liiketoiminnoissa perustuvat aktiinipolymerisaatioon ja signaalireitteihin, kuten Rho GTPaasien kautta välittyviin signaaleihin. Lamellipodien ja filopodien muodostuminen sekä kiinnittyminen soluväliaineen adhesioihin mahdollistavat koordinoidun liikunnan ja kudosten kehityksen sekä haavojen paranemisen.

Organismin tasolla voima ja liike syntyvät lihasten supistumisesta sekä tuki- ja liikuntaelimistön rakenteiden yhteistyöstä. Skeletaalilihas tuottaa voiman, jota luusto välittää nivelten liikkeinä. Hermosto antaa motoriset käskyt, joita motoriset neuronit vievät lihassäikeisiin. Tahdonalainen liike sekä nopeuden, suunnan ja tasapainon säätö perustuvat aivojen ja aivorungon sekä perifeeristen hermojen yhteistoimintaan.

Ymmärrys liikemekanismeista on keskeistä fysiologiassa, lääketieteessä sekä robotiikassa ja biomimetiikassa, joissa biologisten mallien periaatteita sovelletaan teknisiin ratkaisuisiin.