Mechanizm skurczu mięśniamięśniemięśnia, zwany mechanizmem ślizgowym, opisywany jest teorią ślizgową. Przypomnij sobie mechanizm skurczu mięśnia (link do tematuDF2Nlhpt4link do tematu).

Skurcz mięśnia polega na przesuwaniu się względem siebie filamentów cienkich – aktynowych – i grubych – miozynowych. Pod wpływem impulsów nerwowych docierających do miocytów dochodzi do depolaryzacjidepolaryzacjadepolaryzacji ich błon komórkowych. Z kolei impuls w postaci depolaryzacji dostaje się do kanalików Tkanaliki Tkanalików T, co powoduje uwolnienie jonów wapnia zmagazynowanych w przylegających do nich cysternach siateczki sarkoplazmatycznej. Jony wapnia, po powiązaniu z troponiną, odsłaniają centrum aktywne aktyny, co umożliwia połączenie głów miozynymiozynamiozyny z cząsteczkami aktyny. Jednocześnie następuje aktywacja enzymu hydrolizującego ATP. Wyzwolona energia chemiczna zamieniana jest w energię mechaniczną, powodując zmianę położenia głów miozynowych w stosunku do filamentu cienkiego. To z kolei prowadzi do przeciągnięcia filamentu aktynowego przez przemieszczającą się głowę i przesunięcia się filamentów względem siebie.

R4FJ7jqF8D3pS

Na grafice przedstawiono schematy sarkomerów w sytuacji mięśnia rozkurczonego, kurczącego się i całkowicie skurczonego. W mięśniu rozkurczonym naprzemiennie leżące filamenty budujące sarkomer są rozsunięte, w centrum sarkomeru znajduje się linia M, a na jego brzegach linie Z. W mięśniu kurczącym się linie Z sarkomeru zbliżają się do siebie, filamenty zaczynają wsuwać się między siebie. W mięśniu całkowicie skurczonym filamenty są całkowicie wsunięte między siebie.

Wyróżnia się sześć faz skurczu mięśnia.

MiocytymiocytyMiocyty wymagają dużych dostaw energii, by móc efektywnie się kurczyć – jednak  zawartość ATP w komórkach mięśniowych wystarcza zaledwie na kilka sekund pracy. Dlatego komórki wykorzystują kilka dróg syntezy ATP: pierwszym źródłem tego związku jest fosfokreatynafosfokreatynafosfokreatyna. Reakcja produkcji ATP z udziałem enzymu kinazy kreatynowej przebiega następująco:

RVLUwhP3u2rrP

Grafika przedstawia schemat reakcji. W wyniku połączenia się fosfokreatyny z ADP pod wpływem kinazy kreatynowej dochodzi do powstania cząsteczki kreatyny oraz ATP.

Miocyty mogą również zsyntetyzować niewielkie ilości ATP w reakcji miokinazowejreakcja miokinazowareakcji miokinazowej, wykorzystując do tego celu dostępne w komórce cząsteczki ADP.

R1M12Fka8irSD

Grafika przedstawia schemat reakcji syntezy cząsteczki ATP z dwóch cząsteczek ADP. Po lewej stronie reakcji znajdują się dwie cząsteczki ADP. Pod wpływem kinazy adenylonowej przechodzą one w cząsteczkę AMP oraz cząsteczkę ATP.

Ważnym źródłem ATP w kolejnych minutach pracy mięśni jest glikoliza. Podczas niej dochodzi do rozpadu cząsteczki glukozy do dwóch cząsteczek pirogronianu i uwolnienia energii magazynowanej w ATP.

glukoza + 2Pi + 2ADP + NADIndeks górny +⁺ -> 2 cząsteczki pirogronianu + 2 ATP + 2NADH + 2HIndeks górny +⁺+ 2HIndeks dolny 2₂O

Dalsze przemiany pirogronianu również prowadzą do wytworzenia kolejnych cząsteczek ATP w wyniku reakcji chemicznych: pomostowej, cyklu Krebsa i łańcucha oddechowego.

Po wyczerpaniu dostępnej glukozy miocyty zaczynają korzystać z zapasów glikogenu. Przy dłuższym wysiłku również ten związek ulega wyczerpaniu, co powoduje uruchomienie substratów zapasowych w postaci kwasów tłuszczowych. Ich przemiany w procesach beta‑oksydacji prowadzą do wytworzenia szeregu substratów do cyklu Krebsa i łańcucha oddechowego, zapewniając ciągłość syntezy ATP w miocytach.

Warto również wspomnieć o szlaku fermentacji mlekowej, podczas której miocyty również mogą pozyskać ATP. Proces ten nie jest zbyt wydajny energetycznie, umożliwia jednak produkcję ATP w warunkach beztlenowych.

glukoza -→ 2 cząsteczki kwasu mlekowego + 2 ATP

W zależności od drogi regeneracji ATP można wskazać następujące typy włókien (miocytów):

• oksydacyjne, wolnokurczące (typu I) – zawierają wiele mitochondriów i duże stężenie mioglobiny (stąd zwane są też czerwonymi); energię do skurczu czerpią z procesów oddychania tlenowego; charakteryzują się powolnym narastaniem siły skurczu i dużą wytrzymałością na zmęczenie; ten typ włókien dominuje w mięśniach posturalnych – największy procentowy udział włókien oksydacyjnych u człowieka wykazuje mięsień płaszczkowaty, który jest aktywny w trakcie utrzymywania pozycji pionowej;

• glikolityczne, szybkokurczące (typu II) – zawierają mniejsze stężenie mioglobiny (stąd zwane są też białymi); kurczą się szybciej, ale są mniej wytrzymałe; stanowią duży procent mięśni ramion, piersiowych oraz powiek, które odpowiadają za mruganie. Biorąc pod uwagę główne źródła energii, z jakich korzystają, wyróżnia się wśród nich włókna:

  • glikolityczno‑tlenowe (typu IIA) – wykorzystują energię wytworzoną w procesie glikolizy w cytoplazmie oraz w procesie fosforylacji oksydacyjnej w mitochondriach,

  • glikolityczne (typu IIB) – korzystają głównie z energii wytworzonej podczas glikolizy i mają mniejszą liczbę mitochondriów.

Słownik