Co sprawia, że ​​Twoje mięśnie się poruszają?

Skurcz mięśni to proces, w wyniku którego mięśnie wytwarzają siłę i ruch. Występuje, gdy włókna mięśniowe skracają się, ciągnąc za ścięgna łączące je z kościami. Teoria ślizgających się włókien wyjaśnia, jak działa skurcz mięśni na poziomie molekularnym.

Zgodnie z teorią przesuwających się włókien, skurcz mięśni występuje, gdy cienkie włókna (aktyna) przesuwają się obok grubych włókien (miozyna) we włóknach mięśniowych. Proces ten napędzany jest hydrolizą ATP, waluty energetycznej komórki. Oto wyjaśnienie krok po kroku:

1. Stan spoczynku: Kiedy mięsień jest w spoczynku, cienkie i grube włókna częściowo zachodzą na siebie, ale nie oddziałują aktywnie.

2. Potencjał działania: Kiedy mięsień otrzymuje sygnał z układu nerwowego, generowany jest potencjał czynnościowy. Ten impuls elektryczny przemieszcza się wzdłuż błony komórkowej mięśni i do włókien mięśniowych.

3. Uwalnianie wapnia: Potencjał czynnościowy powoduje uwolnienie jonów wapnia z siateczki sarkoplazmatycznej (SR), wewnętrznego magazynu wapnia w mięśniach. Wapń wiąże się z receptorami na cienkich włóknach, odsłaniając miejsca wiązania miozyny.

4. Główki miozyny łączą się z aktyną: Odsłonięte miejsca wiązania miozyny na cienkich włóknach pozwalają główkom miozyny (występom z grubych włókien) związać się z nimi, tworząc mostki krzyżowe.

5. Udar mocy: Każda główka miozyny zawiera enzym ATPazę, który hydrolizuje ATP do ADP i nieorganicznego fosforanu (Pi). Energia uwolniona w wyniku hydrolizy ATP powoduje zmianę konformacyjną w głowie miozyny, generując udar mocy. Ten skok mocy przyciąga cienkie włókna w kierunku środka sarkomeru, podstawowej jednostki skurczu mięśni.

6. Slajd z cienkich włókien: Gdy głowy miozyny poddawane są udarom elektrycznym, cienkie włókna przesuwają się obok grubych włókien, powodując skrócenie włókna mięśniowego. Ten ruch ślizgowy trwa tak długo, jak dostępny jest ATP i obecne są jony wapnia.

7. Skurcz mięśni: Skrócenie poszczególnych włókien mięśniowych prowadzi do całkowitego skurczu mięśnia. Siła wytwarzana przez mięsień zależy od liczby utworzonych mostków krzyżowych i częstotliwości uderzeń siłowych.

8. Relaks: Kiedy potencjał czynnościowy się kończy, wapń jest aktywnie pompowany z powrotem do SR, a główki miozyny oddzielają się od włókien aktynowych. Powoduje to rozluźnienie włókien mięśniowych i powrót do długości spoczynkowej.

Teoria ślizgających się włókien zapewnia szczegółowe zrozumienie mechanizmów molekularnych leżących u podstaw skurczu mięśni. Wyjaśnia, w jaki sposób interakcja między włóknami aktynowymi i miozynowymi, napędzana hydrolizą ATP, generuje siłę niezbędną do ruchu i skurczu mięśni.