运动运动
收缩蛋白的结构
- 每个肌动蛋白(细)丝是由两个“F”(丝状)肌动蛋白螺旋缠绕在一起。每个“F”肌动蛋白是单体“G”(球状)肌动蛋白的聚合物。另一种蛋白质原肌凝蛋白的两根细丝也在其长度上靠近F肌动蛋白。一种复合蛋白肌钙蛋白在原肌凝蛋白上有规律地分布。在静息状态下,肌钙蛋白亚基掩盖了肌凝蛋白在肌动蛋白丝上的活性结合位点。
- 每个肌凝蛋白(粗)丝也是一种聚合蛋白。许多被称为Meromyosins的单体蛋白构成一条粗丝。每个肌凝蛋白都有两个重要的部分,一个有短臂和尾巴的球状头部,前者被称为重肌凝蛋白(HMM),后者被称为轻肌凝蛋白(LMM)。HMM组件,即;头和短臂从聚合肌球蛋白丝的表面以规则的距离和角度向外伸出,被称为交叉臂。球状头是一种活性ATP酶,具有ATP的结合位点和肌动蛋白的活性位点。
肌肉收缩机制
滑动丝理论:肌肉收缩的机制最好的解释是滑动纤维理论,该理论认为肌肉纤维的收缩是由细纤维在粗纤维上滑动而发生的。
- 肌肉收缩是由中枢神经系统(CNS)通过运动神经元发出的信号引起的。运动神经元连同与之相连的肌肉纤维构成一个运动单元。运动神经元与肌纤维肌膜的交界处称为神经肌肉交界处或运动端板。
- 神经信号到达这个接点时释放一种神经递质(乙酰胆碱),在肌膜中产生动作电位。这通过肌肉纤维扩散,并导致钙离子释放到肌浆。
- 钙的增加++水平导致钙与肌钙蛋白亚基结合在肌动蛋白丝上,从而消除肌凝蛋白活性位点的掩蔽。
- 利用ATP水解的能量,肌凝蛋白头现在与肌动蛋白上暴露的活性位点结合,形成一个过桥。这将附着的肌动蛋白丝拉向“A”带的中心。与这些肌动蛋白相连的“Z”线也向内拉,从而导致肌节缩短,即收缩。
- 从上面的步骤可以清楚地看出,在肌肉缩短的过程中,即收缩,“I”带减少,而“A”带保持长度。肌凝蛋白,释放ADP和P1回到放松状态。一个新的ATP结合,过桥断裂。三磷酸腺苷再次被肌凝蛋白头水解,交叉桥形成和断裂的循环重复,导致进一步的滑动。
- 这个过程一直持续到Ca++离子被泵回肌浆池,导致肌动蛋白丝被遮盖。这导致“Z”线返回到它们原来的位置,即松弛。
纤维的反应时间在不同的肌肉中有所不同。反复激活肌肉会由于糖原在肌肉中厌氧分解而导致乳酸的积累,从而引起疲劳。
肌肉含有一种红色的氧气储存色素,叫做肌红蛋白。一些肌肉的肌红蛋白含量高,使它们呈现红色。这种肌肉被称为红色纤维。这些肌肉也含有大量的线粒体,可以利用储存在其中的大量氧气来生产ATP。因此,这些肌肉也可以称为有氧肌肉。
另一方面,一些肌肉拥有非常少的肌红蛋白,因此,显得苍白或白色。这些是白色纤维。线粒体数量也较少,但肌浆网数量较多。它们依靠厌氧过程获取能量。