Kontraksi otot terjadi hanya ketika molekul energi yang disebut adenosin trifosfat (ATP) hadir. ATP menyediakan energi untuk kontraksi otot dan reaksi lain dalam tubuh. Ia memiliki tiga gugus fosfat yang dapat diberikannya, melepaskan energi setiap kali.
Myosin adalah protein motorik yang melakukan kontraksi otot dengan menarik batang aktin (filamen) di dalam sel otot. Pengikatan ATP ke miosin menyebabkan motor melepaskan cengkeramannya pada batang aktin. Memutus satu kelompok fosfat ATP dan melepaskan dua bagian yang dihasilkan adalah bagaimana myosin menjangkau untuk melakukan pukulan lain.
Selain ATP, sel otot memiliki molekul lain yang dibutuhkan untuk kontraksi otot termasuk NADH, FADH2, dan kreatin fosfat.
Struktur ATP (Molekul Energi Otot)
ATP memiliki tiga bagian:. SEBUAH molekul gula disebut ribosa berada di pusat, terhubung ke molekul yang disebut adenin di satu sisi dan rantai tiga gugus fosfat di sisi lain. Energi ATP ditemukan pada gugus fosfat. Gugus fosfat sangat bermuatan negatif, artinya mereka secara alami saling tolak.
Namun, dalam ATP ketiga gugus fosfat dipegang berdampingan oleh ikatan kimia. Tegangan antara ikatan dengan gaya tolak-menolak elektrostatik adalah energi yang tersimpan. Setelah ikatan antara dua gugus fosfat diputus, kedua fosfat terdorong terpisah, yang merupakan energi yang menggerakkan enzim yang memeluk molekul ATP.
ATP dipecah menjadi ADP (adenosin difosfat) dan fosfat (P), sehingga ADP hanya memiliki dua fosfat yang tersisa.
Struktur Miosin
Myosin adalah keluarga protein motorik yang menghasilkan kekuatan untuk memindahkan benda-benda di dalam sel. Myosin II adalah motor yang melakukan kontraksi otot. Myosin II adalah motor yang mengikat dan menarik filamen aktin, yang merupakan batang paralel yang membentang sepanjang sel otot.
Molekul miosin memiliki dua bagian terpisah: rantai berat dan rantai ringan. Rantai berat memiliki tiga wilayah, seperti kepalan tangan, pergelangan tangan, dan lengan bawah.
Rantai berat memiliki domain kepala, yang seperti kepalan tangan yang mengikat ATP dan menarik batang aktin. Daerah leher adalah pergelangan tangan yang menghubungkan domain kepala dengan ekor. Domain ekor adalah lengan bawah, yang melilit ekor motor myosin lainnya yang menghasilkan kumpulan motor yang saling menempel.
Kekuatan Stroke
Setelah miosin meraih filamen aktin dan menarik, miosin tidak bisa melepaskan sampai molekul ATP baru menempel. Setelah melepaskan filamen aktin, miosin memecah gugus fosfat terluar dari ATP, yang menyebabkan miosin tegak lurus, siap mengikat dan menarik aktin lagi. Dalam posisi lurus ini, miosin meraih batang aktin lagi.
Kemudian miosin melepaskan ADP dan fosfat, yang dihasilkan dari pemecahan ATP. Pengeluaran kedua molekul ini menyebabkan kepala miosin terikat di leher, seperti kepalan tangan yang melengkung ke arah lengan bawah. Gerakan menggulung ini menarik filamen aktin, yang menyebabkan sel otot berkontraksi. Myosin tidak akan melepaskan aktin sampai molekul ATP baru menempel.
Energi Cepat untuk Kontraksi Otot
ATP adalah salah satu molekul terpenting yang dibutuhkan untuk kontraksi otot. Sejak sel otot menggunakan ATP pada tingkat tinggi, mereka memiliki cara untuk membuat ATP dengan cepat. Sel otot memiliki jumlah molekul yang tinggi yang membantu menghasilkan ATP baru. NAD+ dan FAD+ adalah molekul yang membawa elektron masing-masing dalam bentuk NADH dan FADH2.
Jika ATP seperti uang $20 yang cukup untuk sebagian besar enzim untuk membeli makanan khas Amerika, yang berarti melakukan satu reaksi, maka NADH dan FADH2 masing-masing seperti kartu hadiah $5 dan $3. NADH dan FADH2 memberikan elektronnya ke apa yang disebut rantai transpor elektron, yang menggunakan elektron untuk menghasilkan molekul ATP baru.
Secara analog, NADH dan FADH2 dapat dianggap sebagai ikatan simpanan. Molekul lain dalam sel otot adalah kreatin fosfat, yang merupakan gula yang memberikan gugus fosfatnya ke ADP. Dengan cara ini, ADP dapat dengan cepat diisi ulang menjadi ATP.