Skurcz mięśni ma miejsce tylko wtedy, gdy cząsteczka energii nazywa się trifosforan adenozyny (ATP) jest obecny. ATP dostarcza energię do skurczu mięśni i innych reakcji w ciele. Posiada trzy grupy fosforanowe, które może oddać, za każdym razem uwalniając energię.
Miozyna jest białkiem motorycznym, które powoduje skurcze mięśni poprzez ciągnięcie pręcików aktynowych (włókien) w komórkach mięśniowych. Wiązanie ATP z miozyną powoduje, że silnik zwalnia uchwyt na pręcie aktynowym. Oderwanie jednej grupy fosforanowej ATP i uwolnienie powstałych dwóch kawałków to sposób, w jaki miozyna sięga, aby wykonać kolejny skok.
Oprócz ATP komórki mięśniowe mają inne cząsteczki potrzebne do skurczu mięśni, w tym NADH, FADH2i fosforan kreatyny.
Struktura ATP (molekuły energii mięśni)
ATP składa się z trzech części. ZA cząsteczka cukru zwana rybozą znajduje się w centrum, połączona z cząsteczką zwaną adenina z jednej strony i łańcuch trzech grupy fosforanowe z drugiej strony. Energia ATP znajduje się w grupach fosforanowych. Grupy fosforanowe są silnie naładowane ujemnie, co oznacza, że naturalnie się odpychają.
Jednak w ATP trzy grupy fosforanowe są utrzymywane obok siebie wiązaniami chemicznymi. Napięcie między wiązaniem a odpychaniem elektrostatycznym jest zmagazynowaną energią. Gdy wiązanie między dwiema grupami fosforanowymi zostanie zerwane, dwa fosforany odpychają się, co jest energią, która porusza enzym, który obejmuje cząsteczkę ATP.
ATP jest włamany ADP (difosforan adenozyny) i fosforan (P), więc ADP ma tylko dwa fosforany.
Struktura miozyny
Miozyna to rodzina białek motorycznych, które wytwarzają siłę do poruszania rzeczy wewnątrz komórki. Miozyna II jest motorem, który powoduje skurcze mięśni. Miozyna II to silnik, który łączy się i ciągnie za włókna aktynowe, które są równoległymi prętami rozciągającymi się wzdłuż komórki mięśniowej.
Cząsteczki miozyny mają dwie oddzielne części: ciężki łańcuch i lekki łańcuch. Ciężki łańcuch ma trzy obszary, takie jak pięść, nadgarstek i przedramię.
Ciężki łańcuch ma domenę głowy, która jest jak pięść, która wiąże ATP i pociąga za pręt aktynowy. Obszar szyi to nadgarstek, który łączy domenę głowy z ogonem. Domena ogona to przedramię, które owija się wokół ogonów innych silników miozyny, tworząc wiązkę połączonych ze sobą silników.
Uderzenie mocy
Gdy miozyna chwyta włókno aktynowe i ciągnie, miozyna nie może puścić, dopóki nie przyłączy się nowa cząsteczka ATP. Po uwolnieniu filamentu aktynowego miozyna odrywa najbardziej zewnętrzną grupę fosforanową od ATP, co powoduje, że miozyna wyprostowuje się, gotowa do ponownego wiązania i wyciągania aktyny. W tej wyprostowanej pozycji miozyna ponownie chwyta pręt aktynowy.
Następnie miozyna uwalnia ADP i fosforan, które powstały w wyniku rozbicia ATP. Wyrzucenie tych dwóch cząsteczek powoduje, że główka miozyny wiąże się na szyi jak pięść, która zwija się w kierunku przedramienia. Ten ruch zwijający pociąga za sobą włókno aktynowe, co powoduje kurczenie się komórki mięśniowej. Miozyna nie puści aktyny, dopóki nie przyłączy się nowa cząsteczka ATP.
Szybka energia do skurczu mięśni
ATP to jedna z najważniejszych cząsteczek potrzebnych do skurczu mięśni. Od Komórki mięśniowe zużywają ATP z dużą szybkością, mają sposoby na szybkie wytwarzanie ATP. Komórki mięśniowe mają duże ilości cząsteczek, które pomagają generować nowe ATP. NAD+ i FAD+ to cząsteczki, które przenoszą elektrony odpowiednio w postaci NADH i FADH2.
Jeśli ATP jest jak rachunek 20 USD, który wystarcza większości enzymów na zakup typowego amerykańskiego posiłku, czyli wykonanie jednej reakcji, to NADH i FADH2 są jak karty podarunkowe o wartości 5 USD i 3 USD. NADH i FADH2 oddają swoje elektrony temu, co nazywa się łańcuch transportu elektronów, który wykorzystuje elektrony do generowania nowych cząsteczek ATP.
Analogicznie, NADH i FADH2 można traktować jako obligacje oszczędnościowe. Inną cząsteczką w komórkach mięśniowych jest fosforan kreatyny, który jest cukrem, który oddaje swoją grupę fosforanową do ADP. W ten sposób ADP można szybko załadować do ATP.