Kateri koraki pri krčenju mišic zahtevajo kalcijeve ione?

Krčenje mišic je kompleksen proces, ki zahteva interakcijo več proteinov, vključno z aktinom in miozinom. Kalcijevi ioni (Ca2+) igrajo ključno vlogo v več korakih mišične kontrakcije, zlasti v procesu sklopitve vzbujanja in kontrakcije (EC), ki povezuje električni signal iz živca z mehanskim odzivom mišice:

1. Širjenje potenciala ukrepanja:

- Ko akcijski potencial doseže nevromuskularno stičišče, povzroči sproščanje acetilholina (ACh) iz živčnega terminala.

- ACh se veže na receptorje na membrani mišične celice, kar vodi do odprtja ionskih kanalčkov in dotoka natrijevih (Na+) in kalcijevih (Ca2+) ionov v mišično vlakno.

2. Sproščanje kalcija iz sarkoplazemskega retikuluma:

- Dotok Ca2+ ionov med akcijskim potencialom sproži sproščanje večje količine Ca2+ iz sarkoplazemskega retikuluma (SR), specializiranega znotrajceličnega membranskega sistema.

- Do tega sproščanja pride z odprtjem specializiranih kanalov, znanih kot ryanodinski receptorji (RyR) na membrani SR.

3. Vezava kalcija na troponin:

- Povečana koncentracija Ca2+ v mišičnem vlaknu mu omogoča vezavo na troponin, regulatorni proteinski kompleks, ki nadzoruje interakcijo med aktinskimi in miozinskimi filamenti.

- Ko se Ca2+ veže na troponin, povzroči konformacijsko spremembo, ki izpostavi mesto vezave miozina na aktinskih filamentih.

4. Tvorba prečnih mostov med aktinom in miozinom:

- Po izpostavitvi mesta vezave miozina se lahko miozinske glave, ki štrlijo iz debelih filamentov, vežejo na aktinske filamente in tvorijo prečne mostove.

- Ta vezava povzroči nastanek kompleksa, ki ustvarja silo, med aktinsko in miozinsko glavo.

5. Močni udarec in mišična kontrakcija:

- Hidroliza ATP (adenozin trifosfata) poteka znotraj miozinske glave, kar povzroči konformacijsko spremembo, ki ustvarja silo.

- Ta konformacijska sprememba, znana kot udarec moči, potegne aktinske filamente proti središču sarkomere (osnovne enote mišičnega krčenja), kar povzroči skrajšanje in krčenje mišic.

6. Sprostitev:

- Po prenehanju akcijskega potenciala se kalcijevi ioni s kalcijevimi črpalkami (SERCA črpalke) aktivno črpajo nazaj v sarkoplazemski retikulum.

- Ko se ravni Ca2+ znižajo, pride do troponina še ena konformacijska sprememba, ki blokira mesto vezave miozina na aktinu, kar povzroči zlom prečnih mostov in sprostitev mišičnega vlakna.

Zato so kalcijevi ioni bistveni v več korakih med mišično kontrakcijo, zlasti pri sprožitvi sproščanja Ca2+ iz sarkoplazemskega retikuluma, uravnavanju interakcije med aktinskimi in miozinskimi filamenti in sprožitvi močnega udarca za skrajšanje mišic.