ما الجزيء الذي يزود الطاقة لانقباضات العضلات؟

يحدث تقلص العضلات فقط عندما يسمى جزيء الطاقة ثلاثي فوسفات الأدينوزين (ATP) حاضر. يوفر ATP الطاقة لتقلص العضلات وردود الفعل الأخرى في الجسم. لديها ثلاث مجموعات فوسفاتية يمكن أن تتخلص منها ، وتطلق الطاقة في كل مرة.

الميوسين هو البروتين الحركي الذي يؤدي إلى تقلص العضلات عن طريق سحب قضبان الأكتين (خيوط) في خلايا العضلات. يؤدي ارتباط ATP بالميوسين إلى تحرير المحرك قبضته على قضيب الأكتين. إن تحطيم مجموعة فوسفات واحدة من ATP وإطلاق القطعتين الناتجتين هو كيفية وصول الميوسين للقيام بضربة أخرى.

إلى جانب ATP ، تحتوي خلايا العضلات على جزيئات أخرى لازمة لتقلص العضلات بما في ذلك NADH و FADH₂و فوسفات الكرياتين.

يتكون ATP من ثلاثة أجزاء. أ جزيء السكر يسمى الريبوز في المركز ، متصل بجزيء يسمى الأدينين على جانب واحد وسلسلة من ثلاثة مجموعات الفوسفات على الجانب الآخر. تم العثور على طاقة ATP في مجموعات الفوسفات. مجموعات الفوسفات مشحونة بشكل سلبي للغاية ، مما يعني أنها تتنافر بشكل طبيعي.

ومع ذلك ، في ATP ، يتم الاحتفاظ بمجموعات الفوسفات الثلاث بجانب بعضها البعض بواسطة روابط كيميائية. التوتر بين الرابطة التنافر الإلكتروستاتيكي هو الطاقة المخزنة. بمجرد كسر الرابطة بين مجموعتي الفوسفات ، ينفصل الفوسفاتان ، وهي الطاقة التي تحرك الإنزيم الذي يعانق جزيء ATP.

تم تقسيم ATP إلى ADP (ثنائي فوسفات الأدينوزين) والفوسفات (P) ، لذلك يتبقى لدى ADP اثنين فقط من الفوسفات.

الميوسين هي عائلة من البروتينات الحركية التي تولد القوة لتحريك الأشياء داخل الخلية. الميوسين الثاني هو المحرك الذي يؤدي إلى تقلص العضلات. الميوسين الثاني هو محرك يربط ويسحب خيوط الأكتين ، وهي قضبان متوازية تمتد على طول الخلية العضلية.

تتكون جزيئات الميوسين من جزأين منفصلين: سلسلة ثقيلة و ال سلسلة خفيفة. تحتوي السلسلة الثقيلة على ثلاث مناطق ، مثل القبضة والمعصم والساعد.

تحتوي السلسلة الثقيلة على مجال رأس ، يشبه القبضة التي تربط ATP وتسحب قضيب الأكتين. منطقة الرقبة هي الرسغ الذي يربط مجال الرأس بالذيل. مجال الذيل هو الساعد ، الذي يلتف حول ذيول محركات الميوسين الأخرى مما ينتج عنه مجموعة من المحركات متصلة ببعضها البعض.

بمجرد أن يمسك الميوسين بخيوط الأكتين ويسحب ، لا يمكن للميوسين أن يتركها حتى يلتصق جزيء ATP جديد. بعد إطلاق خيوط الأكتين ، يكسر الميوسين مجموعة الفوسفات الخارجية من ATP ، مما يتسبب في استقامة الميوسين ، ويكون جاهزًا للربط وسحب الأكتين مرة أخرى. في هذا الوضع المستقيم ، يمسك الميوسين بقضيب الأكتين مرة أخرى.

ثم يطلق الميوسين ADP والفوسفات الناتج عن تكسير ATP. يتسبب طرد هذين الجزيئين في ربط رأس الميوسين بالرقبة ، مثل قبضة تلتف باتجاه الساعد. تسحب حركة التجعيد هذه خيوط الأكتين ، مما يؤدي إلى تقلص الخلية العضلية. لن يترك الميوسين الأكتين حتى يلتصق جزيء ATP جديد.

ATP هو أحد أهم الجزيئات اللازمة لتقلص العضلات. حيث خلايا العضلات يستهلكون ATP بمعدل مرتفع ، ولديهم طرق لصنع ATP بسرعة. تحتوي خلايا العضلات على كميات كبيرة من الجزيئات التي تساعد على توليد ATP جديد. NAD + و FAD + جزيئات تحمل الإلكترونات في شكل NADH و FADH2 ، على التوالي.

إذا كانت ATP تشبه فاتورة بقيمة 20 دولارًا وهي كافية لمعظم الإنزيمات لشراء وجبة أمريكية نموذجية ، مما يعني القيام بتفاعل واحد ، فإن NADH و FADH2 يشبهان بطاقات هدايا بقيمة 5 دولارات و 3 دولارات على التوالي. يعطي NADH و FADH2 إلكتروناتهما لما يسمى سلسلة نقل الإلكترون، والذي يستخدم الإلكترونات لتوليد جزيئات ATP جديدة.

وبالمثل ، يمكن اعتبار NADH و FADH2 سندات ادخار. جزيء آخر في خلايا العضلات هو فوسفات الكرياتين ، وهو سكر يعطي مجموعة الفوسفات الخاصة به بعيدًا عن ADP. بهذه الطريقة ، يمكن إعادة شحن ADP بسرعة إلى ATP.