La contrazione muscolare avviene solo quando la molecola energetica chiama adenosina trifosfato (ATP) è presente. L'ATP fornisce l'energia per la contrazione muscolare e altre reazioni nel corpo. Ha tre gruppi fosfato che può cedere, rilasciando energia ogni volta.
La miosina è la proteina motore che fa contrarre i muscoli tirando i bastoncini di actina (filamenti) nelle cellule muscolari. Il legame dell'ATP alla miosina fa sì che il motore rilasci la presa sull'asta di actina. Rompere un gruppo fosfato di ATP e rilasciare i due pezzi risultanti è il modo in cui la miosina si allunga per fare un altro colpo.
Oltre all'ATP, le cellule muscolari hanno altre molecole necessarie per la contrazione muscolare tra cui NADH, FADH2e creatina fosfato.
Struttura dell'ATP (molecola di energia muscolare)
L'ATP ha tre parti. UN molecola di zucchero chiamato ribosio è al centro, connesso ad una molecola chiamata adenina su un lato e una catena di tre gruppi fosfato Dall'altro lato. L'energia dell'ATP si trova nei gruppi fosfato. I gruppi fosfato sono altamente caricati negativamente, il che significa che si respingono naturalmente a vicenda.
Tuttavia, nell'ATP i tre gruppi fosfato sono tenuti uno accanto all'altro da legami chimici. La tensione tra il legame e la repulsione elettrostatica è l'energia immagazzinata. Una volta che il legame tra due gruppi fosfato è rotto, i due fosfati si allontanano, che è l'energia che muove l'enzima che sta abbracciando la molecola di ATP.
L'ATP è suddiviso in ADP (adenosina difosfato) e fosfato (P), quindi ADP ha solo due fosfati rimasti.
Struttura della miosina
La miosina è una famiglia di proteine motorie che generano forza per muovere le cose all'interno di una cellula. La miosina II è il motore che fa la contrazione muscolare. La miosina II è un motore che si lega e tira i filamenti di actina, che sono barre parallele che si estendono lungo la lunghezza di una cellula muscolare.
Le molecole di miosina hanno due parti separate: il catena pesante e il catena leggera. La catena pesante ha tre regioni, come un pugno, un polso e un avambraccio.
La catena pesante ha un dominio della testa, che è come un pugno che lega l'ATP e tira l'asta di actina. La regione del collo è il polso che collega il dominio della testa alla coda. Il dominio della coda è l'avambraccio, che si avvolge attorno alle code di altri motori della miosina risultando in un fascio di motori che sono attaccati insieme.
Il colpo di forza
Una volta che la miosina si aggrappa a un filamento di actina e si tira, la miosina non può lasciarla andare finché non si attacca una nuova molecola di ATP. Dopo aver rilasciato il filamento di actina, la miosina rompe il gruppo fosfato più esterno dell'ATP, che fa sì che la miosina si raddrizzi, pronta a legarsi e tirare di nuovo l'actina. In questa posizione raddrizzata, la miosina si aggrappa nuovamente all'asta di actina.
Quindi la miosina rilascia l'ADP e il fosfato, che sono il risultato della rottura dell'ATP. L'espulsione di queste due molecole fa sì che la testa della miosina si leghi al collo, come un pugno che si arriccia verso l'avambraccio. Questo movimento di curling tira il filamento di actina, che provoca la contrazione della cellula muscolare. La miosina non lascerà andare l'actina fino a quando una nuova molecola di ATP non si attacca.
Energia rapida per la contrazione muscolare
L'ATP è una delle molecole più importanti necessarie per la contrazione muscolare. Da cellule muscolari consumano l'ATP a un ritmo elevato, hanno modi per produrre rapidamente ATP. Le cellule muscolari hanno elevate quantità di molecole che aiutano a generare nuovo ATP. NAD+ e FAD+ sono molecole che trasportano elettroni sotto forma di NADH e FADH2, rispettivamente.
Se l'ATP è come una banconota da $ 20 che è sufficiente per la maggior parte degli enzimi per acquistare un tipico pasto americano, il che significa fare una reazione, allora NADH e FADH2 sono come carte regalo da $ 5 e $ 3, rispettivamente. NADH e FADH2 cedono i loro elettroni a quello che viene chiamato il catena di trasporto degli elettroni, che utilizza gli elettroni per generare nuove molecole di ATP.
Analogamente, NADH e FADH2 possono essere pensati come buoni di risparmio. Un'altra molecola nelle cellule muscolari è la creatina fosfato, che è uno zucchero che cede il suo gruppo fosfato all'ADP. In questo modo, l'ADP può essere rapidamente ricaricato in ATP.