W jaki sposób białka aktyna i miozyna oddziałują na siebie, powodując skurcz mięśni?

Interakcja między białkami aktyną i miozyną ma kluczowe znaczenie dla skurczu mięśni. Oto przegląd współdziałania aktyny i miozyny, powodując skurcz mięśni:

1. Struktura aktyny i miozyny:

Włókna aktynowe to cienkie, nitkowate struktury białkowe obecne w dużych ilościach w komórkach mięśniowych. Z drugiej strony cząsteczki miozyny to grube, wydłużone białka z kulistymi głowami. Każda cząsteczka miozyny ma dwie głowy, które mogą wiązać się z włóknami aktynowymi.

2. Tworzenie mostów krzyżowych:

Podczas skurczu mięśni głowy miozyny rozciągają się i wiążą w określonych miejscach na włóknach aktynowych, tworząc mostki krzyżowe. Te mostki krzyżowe są niezbędne do generowania siły potrzebnej do skurczu mięśni.

3. Hydroliza ATP:

Głowy miozyny zawierają miejsca wiązania trifosforanu adenozyny (ATP), waluty energetycznej komórek. Kiedy ATP wiąże się z miozyną, ulega hydrolizie, rozkładając się na difosforan adenozyny (ADP) i fosforan nieorganiczny (Pi). Ta reakcja hydrolizy uwalnia energię, która napędza zmiany konformacyjne w głowie miozyny.

4. Skok mocy:

Energia uwolniona w wyniku hydrolizy ATP powoduje zmianę konformacyjną w głowie miozyny, zwaną udarem mocy. Ten skok mocy przyciąga włókna aktynowe do środka sarkomeru, podstawowej jednostki skurczu mięśni. W rezultacie cienkie włókna aktynowe przesuwają się obok grubych włókien miozynowych, powodując skrócenie włókna mięśniowego i wytwarzanie siły.

5. Regulacja wapnia:

Oddziaływanie aktyny i miozyny regulują jony wapnia (Ca2+). Kiedy włókno mięśniowe otrzymuje sygnał z układu nerwowego, wyzwala uwalnianie Ca2+ z siateczki sarkoplazmatycznej, wewnętrznego magazynu wapnia komórki. Ca2+ wiąże się z białkiem zwanym troponiną, które jest związane z włóknami aktynowymi.

6. Tropomiozyna i troponina:

W przypadku braku Ca2+ inne białko zwane tropomiozyną blokuje miejsca wiązania na włóknach aktynowych, zapobiegając tworzeniu się mostków krzyżowych. Jednakże, gdy Ca2+ wiąże się z troponiną, powoduje zmianę konformacyjną, która przesuwa tropomiozynę z miejsc wiązania, umożliwiając główkom miozyny związanie się z aktyną i zainicjowanie skurczu.

Skoordynowane współdziałanie aktyny i miozyny, regulowane przez ATP i jony wapnia, umożliwia włóknom mięśniowym kurczenie się i rozluźnianie, co skutkuje ruchem i różnymi funkcjami fizjologicznymi w organizmie.