Как мускулите генерират сила?

Мускулите генерират сила чрез сложен процес, включващ взаимодействия между актинови и миозинови нишки, които са компоненти на мускулните влакна. Ето опростено обяснение на процеса:

1. Механизъм с плъзгаща се нишка :Мускулната контракция възниква чрез процес, наречен механизъм на плъзгаща се нишка. Когато мускулът получи сигнал от нервната система, той задейства освобождаването на калциеви йони от саркоплазмения ретикулум (SR), вътрешното хранилище на калций в мускула.

2. Свързване на калций :Повишената концентрация на калций в мускулните влакна води до свързване на калциевите йони с тропонин, протеин, свързан с актиновите филаменти. Това свързване причинява конформационна промяна в молекулата на тропонина, разкривайки място за свързване на актиновите нишки за миозин.

3. Свързване на миозин :Миозинът, основният генериращ сила протеин в мускулите, се състои от две кълбовидни глави и дълга опашка. Миозиновите глави съдържат АТФ-азна активност и могат да се свързват с откритите места на свързване на актиновите нишки.

4. Оформяне на напречни мостове :Когато миозиновите глави се свързват с актина, те образуват напречни мостове между актиновите и миозиновите нишки. Това свързване се улеснява от наличието на АТФ (аденозин трифосфат), енергийната валута на клетката.

5. Мощност :При АТФ хидролиза, миозиновата глава претърпява конформационна промяна, издърпвайки актиновата нишка към центъра на саркомера, повтарящата се единица от мускулни влакна. Това движение генерира сила и кара мускула да се съкращава.

6. ADP версия :След силовия удар ADP (аденозин дифосфат) и неорганичен фосфат (Pi) се освобождават от миозиновата глава, оставяйки миозиновата глава свързана с актина в нискоенергийно състояние.

7. Повторно прикрепване на ATP :Нова молекула АТФ се свързва с миозиновата глава, което кара миозиновата глава да се отдели от актиновата нишка. След това мускулното влакно може да повтори цикъла на образуване на напречен мост, силов удар, освобождаване на ADP и повторно закрепване на ATP, което води до непрекъсната мускулна контракция.

Този процес продължава, докато има калциеви йони и има наличен АТФ. Когато сигналът от нервната система спре, калциевите йони се изпомпват обратно в SR, което води до релаксация на мускула.

Като цяло, генерирането на мускулна сила включва плъзгането на актинови нишки покрай миозиновите нишки чрез повтарящи се цикли на образуване на кръстосани мостове, силов удар и отделяне, задвижвани от АТФ хидролиза.