Hvad er begivenhederne involveret i muskelsammentrækning på cellulært og molekylært niveau?

Cellulære og molekylære hændelser af muskelkontraktion

Muskelsammentrækning er en kompleks proces, der involverer interaktionen af ​​flere proteiner i muskelceller. De primære proteiner involveret i muskelkontraktion er actin og myosin, som er arrangeret i gentagne enheder kaldet sarkomerer. Processen med muskelkontraktion kan opsummeres ved følgende cellulære og molekylære begivenheder:

1. Excitation-kontraktionskobling :Processen med muskelkontraktion initieres af et elektrisk signal kaldet et aktionspotentiale. Når et aktionspotentiale når muskelcellen, udløser det frigivelsen af ​​calciumioner fra det sarkoplasmatiske reticulum, cellens interne calciumlager.

2. Calciumbinding til Troponin :Forøgelsen af ​​calciumkoncentrationen i muskelcellen får calciumioner til at binde sig til et protein kaldet troponin, som er placeret på det tynde filament (aktin). Denne binding inducerer en konformationsændring i troponin, som blotlægger et bindingssted på actinmolekylet.

3. Myosinhovedbinding til Actin :Konformationsændringen i troponin gør det muligt for myosinhovedet, et kugleformet område af myosinmolekylet, at binde til det blottede bindingssted på actinfilamentet. Denne interaktion danner en krydsbro mellem de tynde og tykke filamenter.

4. Power Stroke :Når myosinhovedet binder til actin, gennemgår det en konformationsændring, der trækker den tynde filament mod midten af ​​sarcomeren. Denne bevægelse er kendt som kraftslaget og genererer den kraft, der kræves til muskelsammentrækning.

5. ADP-frigivelse og Pi-binding :Efter kraftslaget frigives ADP og uorganisk fosfat (Pi), som er produkter af ATP-hydrolyse, fra myosinhovedet. Dette trin forbereder myosinhovedet til den næste sammentrækningscyklus.

6. ATP-binding til myosin :ATP binder sig til myosinhovedet, hvilket får det til at løsne sig fra actinfilamentet. Denne løsrivelse nulstiller myosinhovedet til endnu en omgang binding og kraftslag.

7. Afslapning :Når aktionspotentialet ophører, transporteres calciumioner aktivt tilbage i det sarkoplasmatiske retikulum af calciumpumper, hvilket sænker calciumkoncentrationen i muskelcellen. Faldet i calciumniveauer får troponin til at vende tilbage til sin oprindelige konformation, hvilket blokerer bindingsstedet på actin. Uden bundet myosin glider de tynde filamenter tilbage til deres oprindelige position og afspænder musklen.

Sekvensen af ​​disse cellulære og molekylære begivenheder gentages hurtigt under muskelsammentrækning, hvilket tillader musklerne at generere kraft og bevægelse.