Jakie etapy skurczu mięśni wymagają jonów wapnia?
1. Propagacja potencjału działania:
- Kiedy potencjał czynnościowy dociera do połączenia nerwowo-mięśniowego, powoduje uwolnienie acetylocholiny (ACh) z zakończenia nerwowego.
- ACh wiąże się z receptorami na błonie komórek mięśniowych, co powoduje otwarcie kanałów jonowych i napływ jonów sodu (Na+) i wapnia (Ca2+) do włókna mięśniowego.
2. Uwalnianie wapnia z siateczki sarkoplazmatycznej:
- Napływ jonów Ca2+ podczas potencjału czynnościowego powoduje uwolnienie większej ilości Ca2+ z siateczki sarkoplazmatycznej (SR), wyspecjalizowanego układu błon wewnątrzkomórkowych.
- Uwalnianie to następuje poprzez otwarcie wyspecjalizowanych kanałów zwanych receptorami ryanodyny (RyR) w błonie SR.
3. Wiązanie wapnia z troponiną:
- Zwiększone stężenie Ca2+ we włóknie mięśniowym umożliwia mu wiązanie się z troponiną, regulatorowym kompleksem białkowym, który kontroluje interakcję pomiędzy włóknami aktynowymi i miozynowymi.
- Kiedy Ca2+ wiąże się z troponiną, indukuje zmianę konformacyjną, która odsłania miejsce wiązania miozyny na włóknach aktynowych.
4. Tworzenie mostków krzyżowych między aktyną i miozyną:
- Po odsłonięciu miejsca wiązania miozyny, główki miozyny wystające z grubych włókien mogą wiązać się z włóknami aktynowymi, tworząc mostki krzyżowe.
- To wiązanie prowadzi do powstania kompleksu wytwarzającego siłę pomiędzy głowami aktyny i miozyny.
5. Udar siłowy i skurcz mięśni:
- Hydroliza ATP (trifosforanu adenozyny) zachodzi w główce miozyny, powodując zmianę konformacyjną, która generuje siłę.
- Ta zmiana konformacyjna, zwana udarem mocy, ciągnie włókna aktynowe w kierunku środka sarkomeru (podstawowej jednostki skurczu mięśnia), powodując skracanie i kurczenie się mięśni.
6. Relaks:
- Po ustaniu potencjału czynnościowego jony wapnia są aktywnie pompowane z powrotem do siateczki sarkoplazmatycznej za pomocą pomp wapniowych (pompy SERCA).
- Gdy poziom Ca2+ spada, troponina ulega kolejnej zmianie konformacyjnej, blokując miejsce wiązania miozyny na aktynie, co powoduje pękanie mostków poprzecznych i rozluźnienie włókien mięśniowych.
Dlatego jony wapnia są niezbędne na kilku etapach skurczu mięśni, szczególnie w wyzwalaniu uwalniania Ca2+ z siateczki sarkoplazmatycznej, regulowaniu interakcji między włóknami aktynowymi i miozynowymi oraz inicjowaniu udaru mocy w celu skrócenia mięśni.
