Jak kurczy się mięsień poprzecznie prążkowany?

Mięśnie poprzecznie prążkowane, zwane także mięśniami szkieletowymi, kurczą się w wyniku złożonego procesu obejmującego interakcję włókien aktynowych i miozynowych, podstawowych elementów budulcowych włókien mięśniowych. Proces skurczu jest wyzwalany przez impulsy nerwowe, które powodują uwolnienie jonów wapnia z siateczki sarkoplazmatycznej, wewnętrznego magazynu wapnia w komórce mięśniowej. Oto wyjaśnienie krok po kroku, jak kurczą się mięśnie poprzecznie prążkowane:

1. Impuls nerwowy:

- Impuls nerwowy dociera do włókna mięśniowego, powodując uwolnienie acetylocholiny, neuroprzekaźnika, do szczeliny synaptycznej (przerwy między komórkami nerwowymi i mięśniowymi).

- Acetylocholina wiąże się ze specyficznymi receptorami na błonie komórek mięśniowych, co prowadzi do wytworzenia potencjału czynnościowego.

2. Potencjał działania:

- Potencjał czynnościowy przemieszcza się wzdłuż błony komórek mięśniowych, powodując wgłobienie błony w określonych miejscach, zwanych kanalikami poprzecznymi (kanalikami T).

3. Uwalnianie wapnia:

- Kanaliki T są ściśle powiązane z siateczką sarkoplazmatyczną, w której przechowywane są jony wapnia.

- Potencjał czynnościowy powoduje zmianę konformacyjną kanalików T, prowadząc do otwarcia kanałów wapniowych w siateczce sarkoplazmatycznej.

- Jony wapnia wypływają z siateczki sarkoplazmatycznej do sarkomeru (jednostki kurczliwej włókna mięśniowego).

4. Wiązanie wapnia z troponiną:

- Wewnątrz sarkomera jony wapnia wiążą się z białkiem zwanym troponiną, które jest częścią kompleksu troponina-tropomiozyna.

- To wiązanie powoduje zmianę konformacyjną w kompleksie troponina-tropomiozyna, odsłaniając miejsce wiązania na filamencie aktynowym.

5. Wiązanie głowy miozyny z aktyną:

- Miozyna, białko motoryczne, ma dwie kuliste głowy, które mogą wiązać i hydrolizować ATP (trifosforan adenozyny), walutę energetyczną komórki.

- Gdy wapń jest związany z troponiną, główki miozyny mogą teraz wiązać się z odsłoniętymi miejscami wiązania na filamencie aktynowym.

6. Skok mocy:

- Po związaniu się z aktyną, główki miozyny ulegają zmianie konformacyjnej, powodując ich obrót i przyciąganie włókna aktynowego w kierunku środka sarkomeru.

- Ruch ten nazywany jest udarem siłowym i powoduje skrócenie sarkomeru.

7. Mechanizm tworzenia mostków i przesuwania włókien:

- Udar mocy prowadzi do powstania mostków krzyżowych pomiędzy głowami miozyny i włóknami aktynowymi.

- Dopóki obecny jest wapń i dostępny jest ATP, główki miozyny będą nadal wiązać się z aktyną, poddawać się udarom energetycznym i uwalniać aktynę, powodując przesuwanie się włókienek obok siebie.

- Ten mechanizm przesuwania włókien skraca sarkomer i powoduje skurcz mięśni.

8. Relaks:

- Kiedy impuls nerwowy ustanie i poziom wapnia w sarkoperze spadnie, jony wapnia są aktywnie pompowane z powrotem do siateczki sarkoplazmatycznej.

- Bez wapnia związanego z troponiną kompleks troponina-tropomiozyna powraca do swojej pierwotnej konformacji, blokując miejsca wiązania miozyny na aktynie.

- Głowy miozyny odłączają się od aktyny, a sarkomer rozluźnia się.

Powtarzając ten proces, mięśnie poprzecznie prążkowane mogą kurczyć się i rozluźniać, umożliwiając kontrolowany ruch i różne aktywności fizyczne.