Hogyan generálnak erőt az izmok?

Az izmok az izomrostok alkotóelemei, az aktin és a miozin filamentumok közötti kölcsönhatásokat magában foglaló összetett folyamat során generálnak erőt. Íme a folyamat leegyszerűsített magyarázata:

1. Csúszó izzószál-mechanizmus :Az izomösszehúzódás a csúszó filamentum-mechanizmusnak nevezett folyamaton keresztül történik. Amikor egy izom jelet kap az idegrendszertől, az kiváltja a kalciumionok felszabadulását a szarkoplazmatikus retikulumból (SR), az izom belső kalciumraktárából.

2. Kalciummegkötés :Az izomrostok megnövekedett kalciumkoncentrációja a kalciumionok troponinhoz, az aktin filamentumokhoz kapcsolódó fehérjéhez való kötődéséhez vezet. Ez a kötődés konformációs változást okoz a troponin molekulában, feltárva egy kötőhelyet az aktin filamentumain a miozin számára.

3. Miozin kötés :A miozin, az izmok elsődleges erőgeneráló fehérje, két gömb alakú fejből és egy hosszú farokból áll. A miozin fejek ATP-áz aktivitást tartalmaznak, és kötődhetnek az aktin filamentumokon lévő szabad kötőhelyekhez.

4. Kereszthidak kialakítása :Amikor a miozinfejek aktinhoz kötődnek, kereszthidakat képeznek az aktin és a miozin filamentumok között. Ezt a kötődést elősegíti az ATP (adenozin-trifoszfát) jelenléte, amely a sejt energiapénze.

5. Power Stroke :Az ATP hidrolízise során a miozinfej konformációs változáson megy keresztül, ami az aktin filamentumot a szarkomer, az izomrostok ismétlődő egysége felé húzza. Ez a mozgás erőt generál, és az izom összehúzódását okozza.

6. ADP kiadás :Az erőlöket után ADP (adenozin-difoszfát) és szervetlen foszfát (Pi) szabadul fel a miozinfejből, így a miozinfej aktinhoz kötődik alacsony energiájú állapotban.

7. ATP visszacsatolása :A miozinfejhez új ATP molekula kötődik, melynek hatására a miozinfej leválik az aktin filamentumról. Az izomrost ezután megismételheti a kereszthídképzés, az erőlökés, az ADP felszabadulás és az ATP újracsatlakozás ciklusát, ami folyamatos izomösszehúzódáshoz vezet.

Ez a folyamat mindaddig folytatódik, amíg kalciumionok vannak jelen, és rendelkezésre áll az ATP. Amikor az idegrendszerből érkező jel megszűnik, a kalciumionok visszapumpálódnak az SR-be, ami az izom ellazulásához vezet.

Összességében az izomerő generálása magában foglalja az aktin filamentumok elcsúszását a miozin filamentumok mellett a kereszthídképzés, az erőlökés és a leválás ismételt ciklusain keresztül, amit ATP hidrolízis hajt.