כיווץ שרירים מתרחש רק כאשר מולקולת האנרגיה מתקשרת אדנוזין טריפוספט (ATP) נוכח. ATP מספק אנרגיה להתכווצות שרירים ותגובות אחרות בגוף. יש לו שלוש קבוצות פוספט שהוא יכול לתת, ומשחרר אנרגיה בכל פעם.
מיוזין הוא החלבון המוטורי שעושה כיווץ שרירים על ידי משיכת מוטות אקטין (חוטים) בתאי השריר. קשירת ATP למיוזין גורמת למנוע לשחרר את אחיזתו במוט האקטין. לשבור קבוצת פוספט אחת של ATP ולשחרר את שתי החלקים שנוצרו זה איך מיוזין מושיט יד לעשות שבץ נוסף.
מלבד ATP, לתאי השריר יש מולקולות אחרות הדרושות להתכווצות שרירים כולל NADH, FADH2, וקריאטין פוספט.
מבנה ה- ATP (מולקולת אנרגיית השרירים)
ל- ATP שלושה חלקים. א מולקולת סוכר הנקרא ריבוז הוא במרכז, מחובר למולקולה הנקראת אדנין בצד אחד ושרשרת של שלוש קבוצות פוספט בצד השני. האנרגיה של ATP נמצאת בקבוצות הפוספט. קבוצות פוספטים טעונות שלילית ביותר, כלומר באופן טבעי הן דוחות זו את זו.
עם זאת, ב- ATP שלוש קבוצות הפוספט מוחזקות זו בזו על ידי קשרים כימיים. המתח בין הקשר לדחייה האלקטרוסטטית הוא האנרגיה המאוחסנת. ברגע שהקשר בין שתי קבוצות פוספט נשבר, שני הפוספטים מתרחקים זו מזו, והיא האנרגיה שמניעה את האנזים שמחבק את מולקולת ה- ATP.
פרוץ ל- ATP ADP (אדנוזין דיפוספט) ופוספט (P), כך שנותרו ל- ADP רק שני פוספטים.
מבנה מיוזין
מיוזין היא משפחה של חלבונים מוטוריים המייצרים כוח להעברת דברים בתוך תא. מיוזין II הוא המנוע שעושה כיווץ שרירים. מיוזין II הוא מנוע הנקשר וחוטף חוטים אקטין, שהם מוטות מקבילים הנמתחים לאורך תא שריר.
למולקולות מיוזין שני חלקים נפרדים: שרשרת כבדה וה שרשרת אור. לשרשרת הכבדה שלושה אזורים, כמו אגרוף, פרק כף היד ואמה.
לשרשרת הכבדה תחום ראש, שהוא כמו אגרוף הקושר ATP ומושך את מוט האקטין. אזור הצוואר הוא פרק כף היד המחבר את תחום הראש לזנב. תחום הזנב הוא הזרוע, המתפתלת סביב זנבותיהם של מנועי מיוזין אחרים וכתוצאה מכך צרור מנועים המחוברים זה לזה.
מכת הכוח
ברגע שמיוזין תופס בחוט נימה ונמשך, מיוזין אינו יכול להרפות עד שמולקולת ATP חדשה מתחברת. לאחר שחרור חוט האקטין, מיוזין מפרק את קבוצת הפוספט החיצונית ביותר של ATP, מה שגורם למיוזין להתיישר, מוכן לאגד ולמשוך את האקטין שוב. במצב מיושר זה, מיוזין תופס שוב למוט האקטין.
ואז מיוזין משחרר את ה- ADP והפוספט, שנבע משבירת ATP. פליטת שתי מולקולות אלה גורמת לראש מיוזין להיקשר בצוואר, כמו אגרוף המתכרבל לכיוון הזרוע. תנועת סלסול זו מושכת את נימת האקטין, הגורמת להתכווצות תא השריר. מיוזין לא ישחרר את האקטין עד שמולקולת ATP חדשה תתחבר.
אנרגיה מהירה להתכווצות שרירים
ATP היא אחת המולקולות החשובות ביותר הדרושות להתכווצות שרירים. מאז תאי שריר להשתמש ב- ATP בקצב גבוה, יש להם דרכים ליצור ATP במהירות. בתאי שריר יש כמויות גבוהות של מולקולות שעוזרות לייצר ATP חדש. NAD + ו- FAD + הם מולקולות הנושאות אלקטרונים בצורה של NADH ו- FADH2, בהתאמה.
אם ATP הוא כמו שטר של 20 דולר שמספיק לרוב האנזימים לרכוש ארוחה אמריקאית טיפוסית, כלומר לעשות תגובה אחת, אז NADH ו- FADH2 הם כמו כרטיסי מתנה של 5 $ ו -3 $ בהתאמה. NADH ו- FADH2 נותנים את האלקטרונים שלהם למה שמכונה שרשרת העברת אלקטרונים, המשתמשת באלקטרונים ליצירת מולקולות ATP חדשות.
באופן אנלוגי, ניתן לחשוב על NADH ו- FADH2 כחיסכון באג"ח. מולקולה נוספת בתאי השריר היא קריאטין פוספט, שהוא סוכר המספק את קבוצת הפוספט שלו ל- ADP. בדרך זו ניתן לטעון במהירות ADP ל- ATP.