Az izomösszehúzódás csak akkor következik be, amikor az energiamolekula felhívta adenozin-trifoszfát (ATP) jelen van. Az ATP biztosítja az energiát az izmok összehúzódásához és a test egyéb reakcióihoz. Három foszfátcsoportja van, amelyeket el tud adni, minden alkalommal energiát szabadít fel.
A miozin az a motorfehérje, amely izomösszehúzódást végez az aktinrudak (filamentumok) meghúzásával az izomsejtekben. Az ATP miozinnal való megkötése miatt a motor elengedi az aktinrúd fogását. Az ATP egyik foszfátcsoportjának lebontása és az így kapott két darab felszabadítása révén a miozin elér egy újabb stroke-ot.
Az ATP mellett az izomsejtek más molekulákkal is rendelkeznek, amelyek az izmok összehúzódásához szükségesek, beleértve a NADH-t és a FADH-t2és kreatin-foszfát.
Az ATP (izomenergia-molekula) szerkezete
Az ATP három részből áll. A cukormolekula úgynevezett ribóz van a közepén, összekapcsolva az úgynevezett molekulával adenin egyik oldalán és három lánc foszfátcsoportok a másik oldalon. Az ATP energiája megtalálható a foszfátcsoportokban. A foszfátcsoportok erősen negatív töltésűek, vagyis természetesen taszítják egymást.
Az ATP-ben azonban a három foszfátcsoport kémiai kötésekkel van egymás mellett. Az elektrosztatikus taszítás közötti kötés feszültsége a tárolt energia. Miután megszakadt a két foszfátcsoport közötti kötés, a két foszfát széthúzódik, ez az energia mozgatja az ATP molekulát átölelő enzimet.
Az ATP-t feltörik ADP (adenozin-difoszfát) és a foszfát (P), tehát az ADP-nek csak két foszfátja maradt.
A miozin szerkezete
A miozin motoros fehérjék családja, amely erőt generál a sejt belsejében lévő dolgok mozgatásához. A miozin II az a motor, amely izomösszehúzódást végez. A miozin II olyan motor, amely az aktin szálakhoz kötődik és azokat meghúzza, amelyek párhuzamos rudak, amelyek az izomsejt hosszában húzódnak.
A miozin molekuláknak két külön részük van: a nehéz lánc és a könnyű lánc. A nehéz láncnak három régiója van, például ököl, csukló és alkar.
A nehéz láncnak van egy fejdoménje, amely olyan, mint egy ököl, amely megköti az ATP-t és meghúzza az aktin rudat. A nyaki régió az a csukló, amely összeköti a fej tartományát a farokkal. A faroktartomány az alkar, amely más miozinmotorok farka körül tekercselve egy köteg motort eredményez, amely össze van kötve.
A hatalomvonás
Amint a miozin megragad egy aktinszálat és meghúzódik, a miozin nem engedheti el, amíg új ATP-molekula nem kapcsolódik. Az aktinszál felszabadítása után a miozin lebontja az ATP legkülső foszfátcsoportját, amelynek következtében a miozin felegyenesedik, készen áll az aktin megkötésére és húzására. Ebben a kiegyenesített helyzetben a miozin ismét megragadja az aktin rudat.
Ezután a miozin felszabadítja az ADP-t és a foszfátot, ami az ATP megtöréséből származik. E két molekula kidobása a miozin fejét a nyakához kötődik, mint egy ököl, amely az alkar felé görbül. Ez a göndörítő mozgás meghúzza az aktinszálat, ami az izomsejt összehúzódását okozza. A miozin addig nem engedi el az aktint, amíg egy új ATP molekula nem kapcsolódik hozzá.
Gyors energia az izmok összehúzódásához
Az ATP az izmok összehúzódásához szükséges egyik legfontosabb molekula. Mivel izomsejtek nagy sebességgel használják fel az ATP-t, lehetőségük van az ATP gyors elkészítésére. Az izomsejtekben nagy mennyiségű molekula található, amelyek elősegítik az új ATP létrehozását. A NAD + és a FAD + olyan molekulák, amelyek elektronokat hordoznak NADH és FADH2 formájában.
Ha az ATP olyan, mint egy 20 dolláros bankjegy, amely elegendő a legtöbb enzim számára egy tipikus amerikai étkezés megvásárlásához, vagyis egy reakciót kell végrehajtania, akkor a NADH és a FADH2 olyan, mint 5, illetve 3 dolláros ajándékkártya. A NADH és a FADH2 adja az elektronjait annak, amit úgy hívnak elektronszállító lánc, amely az elektronokat használja új ATP-molekulák előállításához.
Hasonlóképpen a NADH és a FADH2 megtakarítási kötvényként is felfogható. Az izomsejtek másik molekulája a kreatin-foszfát, amely egy cukor, amely foszfátcsoportját eladja az ADP-nek. Ily módon az ADP gyorsan feltölthető ATP-be.