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Objectives:  

1-Describe the morphology of smooth muscles.  
2-Recognize the types of smooth muscles and  their properties.  
3-List the steps in smooth muscle contraction.  
4-Outline the factors affecting smooth muscle contraction.  


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Morphology:  

-Lack visible cross striations.  
-Actin and myosin are present.  
-There are dense bodies instead of Z lines.  
-Contain tropomyosin but toponin absent.  
-Poorly developed sarcoplasmic reticulum  
-Few  mitochondria  so  depend  on  glycolysis  in  their 
metabolism  

Types of smooth muscles  

2 Types:  
-Visceral smooth muscle (unitary or single unit).  
-Multi-unit smooth muscle

.  


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Myosin light chain phosphatase (MLCP), located in the fluids of 

the smooth muscle cell, which splits the phosphate from the 

regulatory light chain. Then the cycling stops and contraction 

ceases. The time required for relaxation of muscle contraction, 

therefore, is determined to a great extent by the amount of active 

 

 

و

  myosin phosphatase in the cell

 


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Control of Smooth Muscle Contraction

 

Although skeletal muscle fibers are stimulated exclusively by the nervous 

system, smooth muscle can be stimulated to contract by multiple types of 

signals: by nervous signals, by hormonal stimulation, chemical factors, by 

stretch of the muscle, and in several other ways.

 

Nervous signals: 

Neuromuscular Junctions of the Highly Structured Type 

Found on Skeletal Muscle Fibers Are Not Present in Smooth Muscle Instead, 

the autonomic nerve fibers that innervate smooth muscle generally branch 

diffusely on top of a sheet of muscle fibers, as shown in Figure bellow. In 

most instances, these fibers do not make direct contact with the smooth 

muscle fiber cell membranes but instead form so-called Diffuse junctions : 

These are the sites of transmitter release. that secrete their transmitter 

substance into the matrix coating of the smooth muscle; the transmitter 

substance then diffuses to the cells.

 

Varicosities of the axons

: The axons that innervate smooth muscle fibers do 

not have typical branching end feet of the type found in the motor nerves 

on skeletal muscle fibers. Instead, most of the fine terminal axons have 

multiple varicosities that are distributed along their axons. The varicosities 

contain vesicles loaded with transmitter substance.

 

Contact junctions

: In the multi-unit type of smooth muscle, the varicosities lie 

directly on the muscle fiber membrane. These so-called contact junctions 

have a function similar to that of the skeletal muscle neuromuscular 

junctions.

 


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Source of Calcium Ions That Cause Contractio

n

 

(1) Through the Cell Membrane

 

(2) From the Sarcoplasmic Reticulum

 

Although the contractile process in smooth muscle

،

 

as in skeletal muscle,

 

is activated by calcium ions

،

 

the source of the calcium ions differs; the

 

difference is that the sarcoplasmic reticulum, which provides virtually all

 

the calcium ions for skeletal muscle contraction

،

 

is only slightly

 

developed in most smooth muscle. Instead, almost all the calcium ions

 

that cause contraction enter the muscle cell from the 

extracellular fluid 

at 

the time of the action potential or other stimulus

.

 

The Figure bellow shows a few slightly developed sarcoplasmic tubules

 

that lie near the cell membrane in some larger smooth muscle cells. 

Smallinvaginations of the cell membrane, called caveolae, about the 

surfaces of  these tubules. The caveolae 

suggest a rudimentary analog of the 

transverse tubule system of skeletal muscle 

 

 

The calcium ions, which are responsible for excitation-contraction coupling, must be 

obtained  from  the  extracellular  fluid.  It  makesthe  process  of  excitation-contraction 

coupling slow. 

**Calcium-calmodulin Complex

 

**Stimulation of ATPase activity of myosin in smooth muscle is different from that in the 

skeletal muscle. 

 

In smooth muscle, the myosin has to be phosphorylated for the activation of myosin 

ATPase.

 

 


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Phosphorylation of myosin occurs in the following manner

:

 

1. Calcium, which enters the sarcoplasm from the extracellular fluid 

combines with a protein called calmodulin and forms  calcium-calmodulin 

complex 

2. It activates calmodulin-dependent myosin light chain kinase

 

3. This enzyme in turn causes phosphorylation of myosin followed by 

activation of myosin ATPase

 

4. Now, the sliding of actin filaments starts.

 

Phosphorylated myosin gets attached to the actin molecule for longer 

period. It is called latch-bridge mechanism and it is responsible for the 

sustained contraction of the muscle with expenditure of little

 

energy.

 

Relaxation of the muscle occurs due to dissociation

 

of calcium-calmodulin complex

 


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Electrical & Mechanical Activity
 

Visceral smooth muscle: It is characterized by the 

instability of its membrane potential and by the fact 
that it shows continuous, irregular contractions that are 
independent of its nerve supply. This maintained state 
of partial contraction is called tonus or tone. There is 
no true "resting" value for the membrane potential, 
but it averages about -50 mV, when the muscle active it 
becomes low and high during inhibition.  


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Two types of action potentials occur in smooth 

muscles

:

 

Spike Potential: 

Typical spike action potentials, 

such as those seen in skeletal muscle, occur in 

most types of unitary smooth muscle. The duration 

of this type of action potential is 10 to 50 

milliseconds.

 

Action Potentials with Plateaus: 

The onset of this 

action potential is similar to that of the typical 

spike potential. However, instead of rapid 

repolarization of the muscle fiber membrane, the 

repolarization is delayed for several hundred to 

as much as 1000 milliseconds (1 second). The 

importance of the plateau is that it can account 

for the prolonged contraction that occurs in some 

types of smooth muscle, such as the ureter, the 

uterus under some conditions, and certain types 

of vascular smooth muscle.

 


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Smooth Muscle Contraction in Response to Local Tissue 

Chemical Factors or hormones

 

The smallest blood vessels have little or no nervous supply. Yet 

the smooth muscle is highly contractile, responding rapidly to 

changes in local chemical conditions in the surrounding 

interstitial fluid.

 

In the normal resting state, many of these small blood vessels 

remain contracted. But when extra blood flow to the tissue is 

needed, multiple factors can relax the vessel wall, thus 

allowing for increased flow. In this way, a powerful local 

feedback control system controls the blood flow to the local 

tissue area. 

 

Some of the specific control factors are as follows

:

 

1 .Lack of oxygen in the local tissues causes smooth muscle 

relaxation and, therefore, vasodilatation.

 

2. Excess carbon dioxide causes vasodilatation.

 

3. Increased hydrogen ion concentration causes 

vasodilatation.

 

4. increased body temperature can cause local 

vasodilatation

 


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Contraction of Visceral Smooth Muscle by Muscle 

Stretch

 

When visceral (unitary) smooth muscle is stretched sufficiently, 

spontaneous action potentials usually are generated. 

 

They result from a combination of (1)the normal slow wave potentials 

and (2) decrease in overall negativity of the membrane potential 

caused by the stretch itself.

 

This response to stretch allows the gut wall, when excessively 

stretched, to contract automatically and rhythmically. For instance, 

when the gut is overfilled by intestinal contents, local automatic 

contractions often set up peristaltic waves that move the contents 

away from the overfilled intestine, usually in the direction of the anus

 


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رفعت المحاضرة من قبل: Haider Abdullah
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