Muskelkontraktion: Det glidende filament mekanisme af aktin og myosin

Skeletmuskelkontraktion drives af den cykliske interaktion af to kontraktile proteiner: aktin (tynd filament) og myosin (tykt filament). Denne glidende filament mekanisme er den fundamentale basis for al frivillig bevægelse.

Strukturell organisation

• Muskelfiber: Multinukleær celle indeholdende myofibriller
• Sarkomer: Funktionsenhed (Z-skive til Z-skive). Indeholder overlappende aktin og myosin filamenter
• Tyndt filament: Aktin (globulært G-aktin polymeriseret til F-aktin), tropomyosin, troponin kompleks (TnC, TnI, TnT)
• Tykt filament: Myosin II (to tyngde kæder, fire lette kæder). Myosin hoveder (krydsbroer) rager udad

Kontraktionscyklus (Krydsbro-cykling)

1. Hviletilstand: Tropomyosin blokerer myosin-bindingssteder på aktin. Troponin kompleks holder tropomyosin på plads
2. Ekscitations-kontraktion kobling: Handlingspotentiale → T-tubuler → sarkoplasmatisk retikulum (SR) frigiver Ca²⁺
3. Ca²⁺ binding: Ca²⁺ binder troponin C (TnC) → konformationel ændring → tropomyosin skifter → afslører myosin-bindingssteder på aktin
4. Krydsbro-dannelse: Myosin hoved (med ADP·Pi bundet) binder aktin → stærk binding
5. Kraftslag: Frigivelse af Pi udløser myosin hoved rotation → trækker aktin mod M-linje (midten af sarkomer). ADP frigives
6. ATP binding: Nyt ATP binder myosin hoved → dissociation fra aktin
7. ATP hydrolyse: Myosin ATPase hydrolyserer ATP → ADP·Pi → "spænder" myosin hoved tilbage til høj-energi tilstand
8. Cyklus gentager sig: Så længe Ca²⁺ og ATP er til stede, fortsætter cykler → sarkomer forkorter

Afslapning

Ca²⁺ aktivt pumpes tilbage i SR af SERCA-pumper → Ca²⁺ dissocierer fra troponin → tropomyosin dækker bindingssteder igen → krydsbroer kan ikke danne → elastiske titin-filamenter og antagonistiske muskler genopretter længde.

Energi & Regulation

• ATP: Kræves til både kraftslag (indirekte via hydrolyse) og krydsbro-frigivelse
• Kreatinfosfat: Hurtig ATP-regenerering
• Glycolyse/Oxidativ fosforylering: Vedvarende ATP-forsyning
• Motor-enhed rekruttering & affyringsrate: Nervesystemet kontrollerer kraftgraduering