Kosterní svaly pohybují kostrou a jsou zodpovědné za všechny naše dobrovolné pohyby, stejně jako za automatické pohyby potřebné například ke stání, držení hlavy a dýchání. (Další mimovolní funkce zahrnuje hladké svalstvo a srdeční svalstvo.)
Svaly jsou nejen „motory“ těla, ale také brzdami a tlumiči nárazů. Mohou sloužit jako topení (při chvění) a fungují také jako zásobárna bílkovin, pokud bychom se potýkali s podvýživou.
Jednotlivé svaly, například biceps na paži, jsou tvořeny velkým množstvím (u bicepsu asi 100 000) obrovských buněk, tzv. svalových vláken. Každé vlákno vzniká splynutím mnoha prekurzorových buněk, a proto má mnoho jader. Každé z vláken je silné jako jemný vlas (50 μm v průměru) a dlouhé 10-100 mm. Jsou uspořádána ve svazcích, které jsou odděleny pláty pojivové tkáně obsahující kolagen. Tyto svazky málokdy probíhají rovně podél osy svalu, častěji pod úhlem, který se nazývá úhel pennation, protože mnoho svalů vykazuje pennate (peříčkovitý) vzor svazků vláken.
Každé svalové vlákno je obklopeno buněčnou membránou, která umožňuje, aby obsah vláken byl zcela odlišný od obsahu tělních tekutin mimo ně. Uvnitř vlákna jsou myofibrily, které tvoří kontraktilní aparát, a systém pro ovládání myofibril prostřednictvím změn koncentrace vápníku. Tento systém, sarkoplazmatické retikulum (SR), je uzavřený soubor trubic obsahujících vysokou koncentraci vápníku. Každá myofibrila probíhá po celé délce svalového vlákna s různým počtem segmentů, sarkomer; má průměr pouze jeden nebo dva mikrometry a je obklopena sítí SR. Myofibrila se skládá z mnoha mnohem tenčích a kratších bílkovinných tyčinek, což jsou myofilamenta. Ta jsou dvojího druhu: tlustá vlákna, která jsou tvořena převážně jediným proteinem, myozinem, a tenká vlákna, která obsahují protein aktin. Vlastní kontrakce probíhá interakcí aktinu s výstupky na molekulách myozinu (crossbridges). Každý z příčných můstků může vyvinout sílu (asi 5 × 10-12 newtonů) a může táhnout tenké vlákno podél tlustého vlákna asi o 10 × 10-9 metrů (10 miliontin mm). Čistým účinkem mnoha těchto malých pohybů a malých sil je zkrácení myofibril, a tím i celého svalu; proto se pohybuje určitá část kostry, a to prostřednictvím připojení svalu na každém konci ke kosti, přímo nebo prostřednictvím šlach.
Když člověk iniciuje pohyb, události v mozku a míše generují akční potenciály v axonech motorických neuronů. Každý z těchto axonů se větví a vysílá akční potenciály do mnoha svalových vláken. (Motorická jednotka je soubor několika set svalových vláken ovládaných jedním axonem.) Na nervových zakončeních každé větve axonu (nervosvalové spojení) se při příchodu akčního potenciálu uvolní acetylcholin, který se spojí s receptory na membráně svalového vlákna a vyvolá akční potenciál. Tento akční potenciál se šíří po celém povrchu vlákna a také po rozsáhlé síti jemných trubiček (T-tubulů), které jej vedou do nitra. Zde se z T-tubulů do sarkoplazmatického retikula dostane zpráva, jejíž povaha je nejistá, a způsobí, že část vápníku, který obsahuje, unikne do nitra svalového vlákna. Tenká vlákna v myofibrilách obsahují kromě aktinu dvě bílkoviny, troponin a tropomyosin; vápník, který uniká ze SR, je schopen na krátkou dobu interagovat s molekulou troponinu tenkého vlákna; to prostřednictvím pohybů molekul tropomyosinu změní tenké vlákno tak, že molekuly aktinu jsou k dispozici pro spojení příčnými můstky, čímž se spustí proces kontrakce. Jakmile ze SR unikne vápník, začne proces jeho opětovného mopování. V membránách SR jsou vápníkové pumpy, které jsou schopny přesunout vápník zpět dovnitř, a tím ukončit krátkou dobu svalové aktivity (svalový záškub). Při pohybech, které vykonáváme, jsou normou trvalejší období aktivity, která vyžadují sekvenci akčních potenciálů vysílaných do svalu, třeba 30 za sekundu. Takto vzniklé kontrakce jsou silnější než záškub.
Svalová kontrakce vyžaduje energii k pohonu příčných můstků prostřednictvím jejich cyklických interakcí s aktinem: v každém cyklu vykoná molekula myozinu práci při pohybu tenkého vlákna. Energie se spotřebovává také na proces čerpání vápníku SR. Spotřeba energie je nejvyšší, když svaly vykonávají vnější práci – například při chůzi do schodů, kdy je třeba zvednout váhu těla. Energie se však spotřebovává i při držení závaží, aniž by se s ním vykonávala práce (izometrická kontrakce). Nejméně energie se spotřebovává, když se svaly používají ke spouštění váhy, například při sestupu ze schodů.
Energie pro svalovou kontrakci pochází ze štěpení adenosintrifosfátu (ATP) na adenosindifosfát (ADP) a fosfát. Sval obsahuje dostatek ATP k tomu, aby ho při maximálním výkonu poháněl jen několik sekund. ATP lze ve svalu rychle regenerovat z fosfokreatinu (PCr) a této látky je ve svalu tolik, že vystačí možná na 10 až 20 sekund maximální aktivity. Skutečnost, že můžeme udržet namáhavou činnost déle než 10 sekund, je způsobena využitím sacharidů ve svalech, kde jsou uloženy ve formě glykogenu. Ten lze využít k regeneraci zásob ATP dvěma způsoby. Pokud je k dispozici kyslík, může být glukóza oxidována na vodu a oxid uhličitý, přičemž dvě třetiny uvolněné energie se použijí na obnovu zásob ATP. Pokud kyslík není k dispozici, proces se zastaví, glukóza se přemění na kyselinu mléčnou a pouze asi 6 % energie se použije na vytvoření ATP. Kyselina mléčná opouští svalové buňky a může se hromadit v krvi. Kromě sacharidů využívají svaly jako substrát pro oxidaci také tuk ve formě mastných kyselin přijatých z krve; to je důležité při dlouhodobé aktivitě, protože energie uložená v těle ve formě tuku je mnohem větší než energie uložená ve formě sacharidů. Dostupnost kyslíku závisí na jeho dodávce krví; když se sval stane aktivním, produkty jeho metabolismu způsobí rozšíření cév, a to umožní rychlé zvýšení průtoku krve.
Svalová únava je důsledkem souboru mechanismů, které zajišťují, že sval není aktivní, pokud nemá k dispozici dostatek energie pro danou činnost. Pokud by k tomu došlo, teoreticky by sval mohl přejít do stavu rigor mortis a mohl by neudržet velké množství draslíku, které obsahuje, což by mělo neblahé důsledky pro celý organismus.
Tělo obsahuje několik různých druhů kosterních svalových vláken, která lze považovat za specializovaná pro různé účely. „Pomalejší“ svaly jsou úspornější při udržování zátěže, například při udržování polohy samotného těla, a pravděpodobně také účinnější při výrobě vnější práce. S jejich nižší spotřebou energie souvisí i to, že se hůře unaví. Rychlejší svalová vlákna však mohou produkovat rychlejší pohyby a vyšší výkony a jsou nezbytná pro takové úkoly, jako je skákání nebo házení. Způsob stavby různých svalů také umožňuje specializaci funkce: svaly s kratšími vlákny udržují sílu úsporněji, svaly s delšími vlákny mohou produkovat rychlejší pohyby. Pennaté uspořádání umožňuje stavbu svalů s mnoha krátkými vlákny, což zvyšuje sílu, kterou mohou vyvinout, zatímco dlouhá vlákna, probíhající téměř rovnoběžně s osou svalu, poskytují nejrychlejší pohyby.
Někteří lidé mají větší svalovou sílu než jiní; mohou vyvíjet větší síly, rychleji vykonávat vnější práci nebo se rychleji pohybovat. Do značné míry je to dáno tím, že silnější jedinci mají větší svaly, ale zřejmě působí i další faktory. Trénink může změnit vlastnosti svalů. Silový trénink spočívá v tom, že svaly každý den provedou jen několik velmi silných kontrakcí. V průběhu měsíců a let to vede ke zvýšení síly, kterou lze vyvinout, a ke zvětšení velikosti svalů. Zvětšení síly často předchází zvětšení velikosti. Vytrvalostní trénink spočívá v méně intenzivním, ale delším zatěžování svalů. V průběhu měsíců tréninku se opět zvyšuje schopnost svalů získávat energii oxidací sacharidů a tuků. Přívod krve do svalů se také zvyšuje díky změnám v cévách a také v srdci. Trénink může také vést ke změnám v únavové odolnosti svalových vláken a možná způsobit jejich změnu na pomalejší typ vláken.

Roger Woledge

Viz také cvičení; únava; glykogen; metabolismus; pohyb, kontrola; svalový tonus; sport; silový trénink.