Co się dzieje, gdy mięsień się kurczy?
Skurcz mięśni to proces, w wyniku którego komórki mięśniowe się skracają, generując siłę i ruch. Obejmuje złożoną serię zdarzeń zachodzących na poziomie molekularnym i komórkowym. Oto ogólny przegląd tego, co dzieje się, gdy mięsień się kurczy:
1. Potencjał działania:
- Kiedy mięsień otrzymuje sygnał z układu nerwowego, generowany jest impuls elektryczny zwany potencjałem czynnościowym.
- Potencjał czynnościowy przemieszcza się wzdłuż błony powierzchniowej włókna mięśniowego, powodując jego depolaryzację.
2. Uwalnianie wapnia:
- Depolaryzacja błony włókien mięśniowych powoduje uwalnianie jonów wapnia (Ca2+) z siateczki sarkoplazmatycznej (SR), która jest wewnętrznym magazynem wapnia w komórkach mięśniowych.
3. Interakcja wapń-troponina:
- Jony wapnia wiążą się z troponiną, białkiem regulatorowym znajdującym się na cienkich włóknach (filamentach aktynowych) we włóknie mięśniowym.
4. Interakcja miozyna-aktyna:
- Wiązanie wapnia z troponiną powoduje zmianę konformacyjną, która odsłania miejsce wiązania na aktynie dla głowy miozyny, białka motorycznego.
- Głowy miozyny wiążą się z odsłoniętym miejscem wiązania na aktynie, tworząc mostki poprzeczne pomiędzy grubymi włóknami (miozynowymi) i cienkimi włóknami.
5. Skok mocy:
- Głowy miozyny ulegają zmianie konformacyjnej, która generuje siłę poprzez przyciąganie cienkich włókien w kierunku środka sarkomera (powtarzającej się jednostki włókna mięśniowego).
- To przesuwanie się cienkich włókien obok grubych włókien powoduje skurcz mięśni.
6. Hydroliza ATP:
- Energia potrzebna do udaru mocy pochodzi z hydrolizy trifosforanu adenozyny (ATP) przez miozynę.
- Każda główka miozyny zawiera enzym ATPazę, który rozkłada ATP na difosforan adenozyny (ADP) i nieorganiczny fosforan (Pi), uwalniając energię.
7. Rozluźnienie mięśni:
- Po zakończeniu bodźca elektrycznego jony wapnia są pompowane z powrotem do SR za pomocą pomp wapniowych.
- W miarę spadku poziomu wapnia kompleks troponina-tropomiozyna powraca do swojej pierwotnej pozycji, blokując miejsce wiązania aktyny.
- Głowy miozyny odłączają się od aktyny, a włókno mięśniowe ulega rozluźnieniu.
Skoordynowane skurcze i rozluźnienie włókien mięśniowych umożliwiają ruch, w tym skurcze mięśni szkieletowych w przypadku ruchów dobrowolnych, skurcze mięśnia sercowego w przypadku czynności serca i skurcze mięśni gładkich w przypadku ruchów mimowolnych, takich jak trawienie i regulacja naczyń krwionośnych.
