Spiercontractie vindt alleen plaats wanneer het energiemolecuul wordt genoemd adenosinetrifosfaat (ATP) is aanwezig. ATP levert de energie voor spiercontractie en andere reacties in het lichaam. Het heeft drie fosfaatgroepen die het kan weggeven, waarbij elke keer energie vrijkomt.
Myosine is het motoreiwit dat spiercontractie uitvoert door aan actinestaven (filamenten) in spiercellen te trekken. Binding van ATP aan myosine zorgt ervoor dat de motor zijn greep op de actinestaaf loslaat. Het afbreken van één fosfaatgroep van ATP en het vrijgeven van de resulterende twee stukken is hoe myosine uitreikt om nog een slag te doen.
Naast ATP hebben spiercellen andere moleculen die nodig zijn voor spiercontractie, waaronder NADH, FADH2en creatinefosfaat.
Structuur van ATP (Muscle Energy Molecule)
ATP bestaat uit drie delen:. EEN suiker molecuul genaamd ribose is in het midden, verbonden met een molecuul genaamd adenine aan de ene kant en een ketting van drie fosfaatgroepen aan de andere kant. De energie van ATP wordt gevonden in de fosfaatgroepen. Fosfaatgroepen zijn sterk negatief geladen, wat betekent dat ze elkaar van nature afstoten.
In ATP worden de drie fosfaatgroepen echter naast elkaar gehouden door chemische bindingen. De spanning tussen de binding en de elektrostatische afstoting is de opgeslagen energie. Zodra de binding tussen twee fosfaatgroepen is verbroken, duwen de twee fosfaten uit elkaar, wat de energie is die het enzym beweegt dat het ATP-molecuul omhelst.
Er wordt ingebroken in ATP ADP (adenosinedifosfaat) en fosfaat (P), dus ADP heeft nog maar twee fosfaten over.
Structuur van Myosine
Myosine is een familie van motoreiwitten die kracht genereren om dingen in een cel te verplaatsen. Myosine II is de motor die spiercontractie doet. Myosine II is een motor die zich bindt aan en trekt aan actinefilamenten, dit zijn evenwijdige staven die zich uitstrekken over de lengte van een spiercel.
Myosine-moleculen hebben twee afzonderlijke delen: de zware ketting en de licht ketting. De zware ketting heeft drie gebieden, zoals een vuist, pols en onderarm.
De zware keten heeft een hoofddomein, dat is als een vuist die ATP bindt en aan de actinestaaf trekt. Het nekgebied is de pols die het hoofddomein met de staart verbindt. Het staartdomein is de onderarm, die rond de staarten van andere myosinemotoren kronkelt, wat resulteert in een bundel motoren die aan elkaar zijn bevestigd.
De krachtslag
Zodra myosine zich vastgrijpt aan een actinefilament en eraan trekt, kan myosine niet loslaten totdat een nieuw ATP-molecuul hecht. Na het vrijgeven van het actinefilament, breekt myosine de buitenste fosfaatgroep van ATP af, waardoor de myosine rechtop gaat staan, klaar om te binden en weer actine te trekken. In deze rechtgebogen positie grijpt myosine zich weer vast aan de actinestaaf.
Vervolgens geeft myosine de ADP en fosfaat af, die het gevolg waren van het breken van ATP. Het uitwerpen van deze twee moleculen zorgt ervoor dat de myosinekop zich aan de nek bindt, als een vuist die naar de onderarm krult. Deze krullende beweging trekt aan het actinefilament, waardoor de spiercel samentrekt. Myosine zal actine niet loslaten totdat een nieuw ATP-molecuul zich hecht.
Snelle energie voor spiercontractie
ATP is een van de belangrijkste moleculen die nodig zijn voor spiercontractie. Sinds spiercellen ATP in een hoog tempo opgebruiken, hebben ze manieren om ATP snel aan te maken. Spiercellen hebben grote hoeveelheden moleculen die helpen bij het genereren van nieuwe ATP. NAD+ en FAD+ zijn moleculen die elektronen dragen in de vorm van respectievelijk NADH en FADH2.
Als ATP een biljet van $ 20 is dat genoeg is voor de meeste enzymen om een typisch Amerikaanse maaltijd te kopen, wat betekent dat je één reactie hoeft uit te voeren, dan zijn NADH en FADH2 respectievelijk cadeaubonnen van $ 5 en $ 3. NADH en FADH2 geven hun elektronen af aan wat de wordt genoemd elektronentransportketen, die de elektronen gebruikt om nieuwe ATP-moleculen te genereren.
Analoog kunnen NADH en FADH2 worden gezien als spaarobligaties. Een ander molecuul in spiercellen is creatinefosfaat, een suiker die zijn fosfaatgroep afstaat aan ADP. Op deze manier kan ADP snel worden opgeladen tot ATP.