In skeletspieren wordt acetylcholine afgegeven door de zenuwuiteinden op de motorische eindplaat – het punt van synaptische communicatie tussen motorneuronen en spiervezels. Door de binding van acetylcholine aan zijn receptoren op het sarcolemma kunnen natriumionen de cel binnendringen en wordt een actiepotentiaal in de spiercel gegenereerd. Zo worden elektrische signalen van de hersenen naar de spieren gestuurd. Vervolgens breekt het enzym acetylcholinesterase acetylcholine af om overmatige spierstimulatie te voorkomen.
Personen met de aandoening myasthenia gravis ontwikkelen antilichamen tegen de acetylcholinereceptor. Dit voorkomt de overdracht van elektrische signalen tussen het motorneuron en de spiervezels en tast de samentrekking van de skeletspieren aan. Myasthenia gravis wordt behandeld met geneesmiddelen die acetylcholinesterase remmen (waardoor de neurotransmitters meer kans krijgen om de receptoren te stimuleren) of het immuunsysteem onderdrukken (waardoor de vorming van antilichamen wordt voorkomen).
In tegenstelling tot skeletspieren worden gladde spieren die aanwezig zijn in de wanden van interne organen geïnnerveerd door het autonome zenuwstelsel en ondergaan ze onvrijwillige contracties. Contractie wordt tot stand gebracht door de interactie tussen twee filamenteiwitten – actine en myosine. De interactie van actine en myosine is nauw verbonden met de intracellulaire calciumconcentratie. Als reactie op neurotransmitter- of hormoonsignalen of het strekken van de spier, komt extracellulair calcium de cel binnen via calciumkanalen op het sarcolemma of wordt het intracellulair afgegeven uit het sarcoplasmatisch reticulum. In de cel bindt calcium zich aan het regulerende eiwit calmoduline. Het calcium-calmodulinecomplex activeert vervolgens het enzym myosine lichte keten kinase, dat myosine fosforyleert en het laat interageren met actine, waardoor de spier samentrekt.
