W jaki sposób Twoje mięśnie mogą wytworzyć wystarczającą ilość energii, aby prawidłowo funkcjonować?
1. Glikoliza (beztlenowa):
- Kiedy mięśnie potrzebują szybkiego zastrzyku energii, rozkładają glukozę, główne źródło energii organizmu, w procesie zwanym glikolizą.
- Glikoliza zachodzi w cytoplazmie komórek mięśniowych i nie wymaga tlenu.
- Każda cząsteczka glukozy jest rozkładana na dwie cząsteczki pirogronianu wraz z niewielką ilością ATP (trifosforanu adenozyny) i NADH (dinukleotydu nikotynoamidoadeninowego).
- Proces ten umożliwia mięśniom szybkie wytwarzanie energii, ale jego czas trwania jest ograniczony.
2. Tlenowe oddychanie komórkowe:
- Aby zapewnić dłuższą produkcję energii, mięśnie przechodzą na tlenowe oddychanie komórkowe, które wymaga tlenu.
- Cząsteczki pirogronianu powstałe w wyniku glikolizy są transportowane do mitochondriów, centrów energetycznych komórek.
- Wewnątrz mitochondriów pirogronian przechodzi szereg reakcji znanych jako cykl Krebsa (cykl kwasu cytrynowego).
- Cykl Krebsa wytwarza więcej ATP, NADH i FADH2 (dinukleotyd flawinoadeninowy).
3. Łańcuch transportu elektronów i fosforylacja oksydacyjna:
- Cząsteczki NADH i FADH2 powstające w procesie glikolizy i cyklu Krebsa przenoszą elektrony o wysokiej energii.
- Elektrony te przechodzą przez szereg kompleksów białkowych w błonie mitochondrialnej, zwanych łańcuchem transportu elektronów.
- Gdy elektrony przemieszczają się w łańcuchu, ich energia jest wykorzystywana do pompowania jonów wodoru (H+) z matrix mitochondrialnej do przestrzeni międzybłonowej.
- Nagromadzenie jonów wodoru tworzy gradient w poprzek membrany.
- Przepływ jonów wodorowych z powrotem do matrycy przez syntazę ATP, enzym, napędza tworzenie ATP z ADP (difosforanu adenozyny).
4. Skurcz mięśni:
- ATP wytwarzany w wyniku glikolizy i tlenowego oddychania komórkowego zapewnia energię do skurczu mięśni.
- Kiedy impuls nerwowy wyzwala skurcz mięśni, w komórkach mięśniowych uwalniane są jony wapnia (Ca2+).
- Ca2+ wiąże się z białkiem zwanym troponiną, powodując zmianę kształtu włókien mięśniowych.
- Ta zmiana konformacyjna odsłania miejsce wiązania na aktynie białka mięśniowego, umożliwiając związanie innego białka, miozyny.
- Powtarzające się wiązanie i rozłączanie miozyny z aktyną, napędzane hydrolizą ATP, generuje siłę i prowadzi do skurczu mięśni.
Podsumowując, mięśnie wytwarzają energię poprzez glikolizę, tlenowe oddychanie komórkowe i fosforylację oksydacyjną w celu wytworzenia ATP. ATP jest podstawową walutą energetyczną komórek i jest wykorzystywana do skurczów mięśni i różnych procesów komórkowych.
