Jaké kroky svalové kontrakce vyžadují ionty vápníku?
1. Akční potenciál šíření:
- Když akční potenciál dosáhne neuromuskulárního spojení, způsobí uvolnění acetylcholinu (ACh) z nervového zakončení.
- ACh se váže na receptory na membráně svalové buňky, což vede k otevření iontových kanálů a přílivu iontů sodíku (Na+) a vápníku (Ca2+) do svalového vlákna.
2. Uvolňování vápníku ze sarkoplazmatického retikula:
- Příliv iontů Ca2+ během akčního potenciálu spouští uvolnění většího množství Ca2+ ze sarkoplazmatického retikula (SR), specializovaného intracelulárního membránového systému.
- K tomuto uvolnění dochází otevřením specializovaných kanálů známých jako ryanodinové receptory (RyR) na membráně SR.
3. Vazba vápníku na troponin:
- Zvýšená koncentrace Ca2+ ve svalovém vláknu umožňuje vázat se na troponin, regulační proteinový komplex, který řídí interakci mezi aktinovými a myosinovými vlákny.
- Když se Ca2+ naváže na troponin, vyvolá to konformační změnu, která obnaží místo vázající myosin na aktinových vláknech.
4. Tvorba křížových můstků mezi aktinem a myosinem:
- Po odhalení místa vázajícího myosin se myosinové hlavy, které vyčnívají z tlustých vláken, mohou vázat na aktinová vlákna a vytvářet příčné můstky.
- Tato vazba vede k vytvoření komplexu generujícího sílu mezi aktinovými a myosinovými hlavami.
5. Silový zdvih a svalová kontrakce:
- V myosinové hlavě dochází k hydrolýze ATP (adenosintrifosfátu), která způsobuje konformační změnu, která vytváří sílu.
- Tato konformační změna, známá jako silový zdvih, táhne aktinová vlákna směrem ke středu sarkomery (základní jednotka svalové kontrakce), což vede ke zkrácení a kontrakci svalů.
6. Relaxace:
- Po ukončení akčního potenciálu jsou vápníkové ionty aktivně pumpovány zpět do sarkoplazmatického retikula pomocí kalciových pump (SERCA pump).
- Když se hladina Ca2+ sníží, troponin podstoupí další konformační změnu, která zablokuje místo vázající myosin na aktinu, což způsobí přetržení příčných můstků a uvolnění svalového vlákna.
Proto jsou ionty vápníku nezbytné v několika krocích během svalové kontrakce, zejména při spouštění uvolňování Ca2+ ze sarkoplazmatického retikula, regulaci interakce mezi aktinovými a myosinovými vlákny a zahájení silového zdvihu pro zkrácení svalů.
