肌肉收縮分子機理

肌肉收縮分子機理

肌肉是由圓柱狀的肌纖維組成的,而肌纖維中包含有許多縱向排列的肌原纖維,它是肌肉收縮的裝置。

簡介

肌肉是由圓柱狀的肌纖維組成的,而肌纖維中包含有許多縱向排列的肌原纖維,它是肌肉收縮的裝置。肌原纖維由肌小節組成。在每個肌小節中,由肌球蛋白組成的粗絲和由肌動蛋白組成的細絲—F-肌動蛋白相互穿插排列,並且依靠粗絲頭端的橫橋使二者緊密接觸在一起。肌肉的收縮是粗絲和細絲髮生相對運動的結果,這個過程受Ca的調節,並需要水解ATP來提供能量。

詳細介紹

當肌肉處於靜止(舒張)狀態時,胞液Ca濃度較低(<10moL/L),鈣離子結合亞單位(TnC)不與Ca結合,則TnC與TnI、TnT的結合較鬆散。此時,TnT與原肌球蛋白緊密結合,使原肌球蛋白遮蓋了肌動蛋白與肌球蛋白結合部位,阻止了肌動蛋白與肌球蛋白的結合;同時,TnI與肌動蛋白緊密結合,也阻止了肌動蛋白與肌球蛋白的相互作用,並抑制肌球蛋白的ATP酶活性,故肌肉處於舒張狀態。

當胞液內Ca濃度增加到10moL/L -10 moL/L時,Ca便與TnC結合,之後,TnC構象變化,從而增強了TnC與TnI、TnT之間的結合力,使三者緊密結合,削弱了TnI與肌動蛋白的結合力,使肌動蛋白與TnI脫離,變成啟動狀態。同時,TnT使原肌球蛋白移動到肌動蛋白螺旋溝的深處,而排除了肌動蛋白與肌球蛋白相結合的障礙,於是,肌動蛋白便與肌球蛋白的頭部相結合,產生有橫橋的肌動球蛋白,在此蛋白中,肌動蛋白使肌球蛋白的ATP酶活性大大提高,故肌球蛋白催化ATP水解反應。產生的能量使橫橋改變角度,而水解產物的釋放又使橫橋的位置恢復,再與另一個ATP結合,如此循環,細絲便沿粗絲滑行,肌肉發生收縮。

當胞液Ca濃度下降(<10moL/L)時,Ca與TnC分離,TnI又與肌動蛋白結合,從而使肌動蛋白恢復靜狀態。同時原肌球蛋白也恢復原位,從而使肌動蛋白與肌球蛋白不能結合,肌肉不能轉為舒張狀態。

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