Защо скелетните мускули се нуждаят от големи количества АТФ?

Скелетните мускули изискват значителни количества АТФ за свиване и отпускане, което изисква бърз и значителен енергиен оборот. По време на мускулна контракция химическата енергия, съхранявана в молекулите на АТФ, се преобразува в механична енергия, което позволява механизма на плъзгащата нишка. Всеки контрактилен цикъл, актиновите и миозиновите нишки взаимодействат, изисквайки АТФ хидролиза за освобождаване и повторно закрепване на миозиновите глави към тънките нишки.

1. Взаимодействие актин-миозин: Теорията на плъзгащата се нишка за мускулна контракция изисква АТФ за взаимодействието между актиновите и миозиновите нишки, което води до скъсяване на мускулните влакна. Хидролизата на АТФ и последващото освобождаване на миозиновата глава от актина са необходими за всеки силов удар.

2. Регулиране на калция: Калциевите йони са необходими за мускулната контракция. АТФ захранва калциевите помпи в саркоплазмения ретикулум (SR), който освобождава калциеви йони в цитоплазмата при стимулация. След като потенциалът за действие достигне мускула, SR освобождава калциеви йони, инициирайки процеса на свиване.

3. Миозинова АТФаза: Миозинът е моторен протеин, който изисква АТФ за своята дейност. Хидролизата на АТФ подхранва конформационните промени в миозиновата глава, позволявайки й да свързва и освобождава актинови нишки.

4. Активен транспорт на йони: Скелетните мускули поддържат подходящи йонни концентрации (напр. калций, калий и натрий) чрез ATP-зависими йонно-транспортни помпи в сарколемата и SR. Тези помпи помагат за регулиране на електрохимичните градиенти и предотвратяват мускулната умора.

5. Мускулна релаксация: АТФ е необходим за мускулна релаксация чрез захранване на калциевите помпи в SR. Тези помпи транспортират калциеви йони обратно в SR, което намалява вътреклетъчната концентрация на калций, което води до мускулна релаксация.

Постоянното търсене на енергия от скелетните мускули налага богато кръвоснабдяване за доставяне на кислород и глюкоза, субстратите, използвани за производството на АТФ. Взаимодействието на тези процеси улеснява правилната функция и отзивчивостта на скелетните мускули по време на различни дейности.