Muskelkontraktion findet nur statt, wenn das Energiemolekül namens Adenosintriphosphat (ATP) ist anwesend. ATP liefert die Energie für die Muskelkontraktion und andere Reaktionen im Körper. Es hat drei Phosphatgruppen, die es abgeben kann und jedes Mal Energie freisetzt.
Myosin ist das Motorprotein, das die Muskelkontraktion durch Ziehen an Aktinstäben (Filamenten) in Muskelzellen ausführt. Die Bindung von ATP an Myosin bewirkt, dass der Motor seinen Griff auf den Aktinstab löst. Durch das Abbrechen einer Phosphatgruppe von ATP und die Freisetzung der beiden resultierenden Teile erreicht Myosin einen weiteren Schlaganfall.
Neben ATP haben Muskelzellen andere Moleküle, die für die Muskelkontraktion benötigt werden, einschließlich NADH, FADH2und Kreatinphosphat.
Struktur von ATP (Muskelenergiemolekül)
ATP besteht aus drei Teilen. EIN Zuckermolekül Ribose genannt ist im Zentrum, verbunden mit einem Molekül namens Adenin auf einer Seite und einer Dreierkette Phosphatgruppen auf der anderen Seite. Die Energie von ATP wird in den Phosphatgruppen gefunden. Phosphatgruppen sind stark negativ geladen, d. h. sie stoßen sich auf natürliche Weise ab.
In ATP werden die drei Phosphatgruppen jedoch durch chemische Bindungen nebeneinander gehalten. Die Spannung zwischen der Bindung und der elektrostatischen Abstoßung ist die gespeicherte Energie. Sobald die Bindung zwischen zwei Phosphatgruppen aufgebrochen ist, drücken sich die beiden Phosphate auseinander, was die Energie ist, die das Enzym bewegt, das das ATP-Molekül umarmt.
ATP wird eingebrochen ADP (Adenosindiphosphat) und Phosphat (P), so hat ADP nur noch zwei Phosphate.
Struktur von Myosin
Myosin ist eine Familie von Motorproteinen, die Kraft erzeugen, um Dinge innerhalb einer Zelle zu bewegen. Myosin II ist der Motor, der die Muskelkontraktion ausführt. Myosin II ist ein Motor, der an Aktinfilamente bindet und daran zieht, bei denen es sich um parallele Stäbchen handelt, die sich entlang der Länge einer Muskelzelle erstrecken.
Myosin-Moleküle haben zwei separate Teile: die schwere Kette und der Lichterkette. Die schwere Kette hat drei Regionen, wie Faust, Handgelenk und Unterarm.
Die schwere Kette hat eine faustartige Kopfdomäne, die ATP bindet und am Aktinstab zieht. Der Nackenbereich ist das Handgelenk, das den Kopfbereich mit dem Schwanz verbindet. Die Schwanzdomäne ist der Unterarm, der sich um die Schwänze anderer Myosinmotoren windet, was zu einem Bündel von Motoren führt, die miteinander verbunden sind.
Der Machtschlag
Sobald sich Myosin an einem Aktinfilament festhält und zieht, kann Myosin nicht loslassen, bis sich ein neues ATP-Molekül anlagert. Nach der Freisetzung des Aktinfilaments bricht Myosin die äußerste Phosphatgruppe von ATP ab, was dazu führt, dass sich das Myosin aufrichtet und bereit ist, Aktin wieder zu binden und zu ziehen. In dieser aufgerichteten Position greift Myosin wieder an den Aktinstab.
Dann setzt Myosin das ADP und Phosphat frei, die durch den Abbau von ATP entstanden sind. Durch den Ausstoß dieser beiden Moleküle bindet sich der Myosinkopf am Hals wie eine Faust, die sich zum Unterarm kräuselt. Diese Lockenbewegung zieht das Aktinfilament, wodurch sich die Muskelzelle zusammenzieht. Myosin wird Aktin nicht loslassen, bis sich ein neues ATP-Molekül anlagert.
Schnelle Energie für die Muskelkontraktion
ATP ist eines der wichtigsten Moleküle, die für die Muskelkontraktion benötigt werden. Schon seit Muskelzellen ATP mit hoher Geschwindigkeit verbrauchen, haben sie Möglichkeiten, ATP schnell herzustellen. Muskelzellen haben große Mengen an Molekülen, die dabei helfen, neues ATP zu erzeugen. NAD+ und FAD+ sind Moleküle, die Elektronen in Form von NADH bzw. FADH2 tragen.
Wenn ATP wie ein 20-Dollar-Schein ist, der für die meisten Enzyme ausreicht, um eine typische amerikanische Mahlzeit zu kaufen, dh eine Reaktion durchzuführen, dann sind NADH und FADH2 wie 5-Dollar- bzw. 3-Dollar-Geschenkkarten. NADH und FADH2 geben ihre Elektronen an die sogenannte Elektronentransportkette, das die Elektronen verwendet, um neue ATP-Moleküle zu erzeugen.
Analog kann man sich NADH und FADH2 als Sparbriefe vorstellen. Ein weiteres Molekül in Muskelzellen ist Kreatinphosphat, ein Zucker, der seine Phosphatgruppe an ADP abgibt. Auf diese Weise kann ADP schnell wieder in ATP aufgeladen werden.