Jak mięśnie kurczą się i rozluźniają?

Mięśnie kurczą się i rozluźniają w wyniku złożonego procesu obejmującego interakcję kilku białek, głównie aktyny i miozyny. Oto uproszczony przegląd procesu:

1. Stymulacja :Proces rozpoczyna się, gdy impuls nerwowy dociera do mięśnia, powodując uwolnienie jonów wapnia (Ca2+) z wyspecjalizowanych struktur zwanych siateczką sarkoplazmatyczną.

2. Wiązanie wapnia :Jony wapnia wiążą się ze specyficznymi receptorami na powierzchni miofilamentów, które są cienkimi włóknami zbudowanymi z aktyny i innych białek.

3. Aktywacja głowy miozyny :Wiązanie jonów wapnia powoduje zmianę konformacyjną w główce miozyny, która zawiera domenę kulistą zwaną grupą głowy miozyny. Ta zmiana odsłania miejsca wiązania na głowie miozyny, umożliwiając jej interakcję z włóknami aktynowymi.

4. Formacja mostu :Głowa miozyny wiąże się z określonym miejscem na włóknie aktynowym, tworząc mostek krzyżowy pomiędzy grubymi (miozyna) i cienkimi (aktyna) włóknami. ATP, cząsteczka energetyczna komórki, wiąże się z głową miozyny.

5. Udar mocy :Hydroliza ATP dostarcza energii dla „udaru mocy”, podczas którego głowa miozyny ulega zmianie konformacyjnej, ciągnąc włókno aktynowe w kierunku środka sarkomeru (powtarzającej się jednostki mięśnia). Ten ruch ślizgowy włókien aktynowych powoduje skurcz mięśni.

6. Odłączenie miozyny :Po uderzeniu mocy głowa miozyny odłącza się od włókna aktynowego i powraca do swojej pierwotnej konformacji.

7. Relaks :Relaksacja następuje, gdy jony wapnia są pompowane z powrotem do siateczki sarkoplazmatycznej, obniżając stężenie wapnia we włóknach mięśniowych. Powoduje to odłączenie głów miozyny od włókien aktynowych, umożliwiając im powrót do pozycji wyjściowych. Włókno mięśniowe rozluźnia się, a cykl może się powtórzyć po otrzymaniu nowego impulsu nerwowego.

Ta sekwencja zdarzeń, obejmująca tworzenie mostków krzyżowych, uderzenia mocy i oderwanie, trwa aż do ustania skurczu mięśnia. Częstotliwość tych cykli określa siłę i czas trwania skurczu mięśni.