Каква функция изпълняват калциевите йони по време на контракциите на скелетните мускули?

По време на контракциите на скелетните мускули калциевите йони играят решаваща роля в инициирането и регулирането на контрактилния процес. Те служат като вътреклетъчни пратеници, които задействат освобождаването на складирания калций от саркоплазмения ретикулум (SR) и улесняват взаимодействието между актиновите и миозиновите нишки, което в крайна сметка води до свиване на мускулните влакна.

Ето подробно обяснение на функцията на калциевите йони при контракциите на скелетните мускули:

1. Освобождаване на калций от саркоплазмения ретикулум (SR) :

- Скелетните мускулни влакна имат специализиран органел, наречен саркоплазмен ретикулум, който действа като калциев склад.

- Когато потенциалът за действие достигне мускулното влакно, той предизвиква освобождаване на калциеви йони от SR в околната цитоплазма.

- Това освобождаване на калциеви йони се задейства от отварянето на канали за освобождаване на калций, известни като рианодинови рецептори (RyRs) на SR мембраната.

2. Свързване на калций с тропонин :

- След като калциевите йони се освободят в цитоплазмата, те се свързват със специфични протеини, наречени тропонинови молекули, които се намират върху тънките актинови нишки.

- Свързването на калция с тропонина предизвиква конформационна промяна в тропониновия комплекс, разкривайки място на свързване на актиновия филамент за миозиновите глави.

3. Свързване на миозин с актин и образуване на кръстосани мостове :

- Откритото място на свързване на актина позволява на миозиновите глави, които са част от дебелите миозинови нишки, да се свържат с актиновите нишки.

- Това взаимодействие между миозиновите глави и актиновите нишки води до образуването на напречни мостове, които са от съществено значение за генериране на сила и мускулна контракция.

4. Силови удари и мускулни контракции :

- След като се образуват напречните мостове, миозиновите глави претърпяват конформационна промяна, известна като силов удар.

- По време на силовия удар миозиновите глави издърпват актиновите нишки към центъра на саркомера, което кара мускулните влакна да се скъсяват и генерират сила.

5. Мускулна релаксация :

- След контракцията, калциевите йони се изпомпват активно обратно в SR от помпата на калциевата АТФаза на саркоплазмения ретикулум (SERCA).

- Това намаляване на цитоплазмената концентрация на калций кара тропонина да се върне към първоначалната си конформация, блокирайки миозин-свързващото място върху актина.

- В резултат на това напречните мостове се отделят и мускулните влакна се отпускат.

Като цяло, калциевите йони действат като основни регулаторни посланици при контракциите на скелетните мускули. Те контролират взаимодействието между актиновите и миозиновите филаменти, позволявайки генерирането на сила и движение на мускулите. Прецизното регулиране на освобождаването и усвояването на калций осигурява ефективно и контролирано свиване и отпускане на мускулите.