El ATP no solo es importante en el proceso de contracción muscular, sino que es absolutamente necesario. El ATP, o trifosfato de adenosina, es un compuesto químico que está compuesto por tres grupos de fosfato, todos unidos en serie, un grupo de ribosa y una adenina. Si elimina uno de los grupos fosfato, entonces tiene difosfato de adenosina (ADP + Pi, donde Pi = fosfato inorgánico o fosfato que no está unido covalentemente a nada), y si eliminara dos de los grupos fosfato, entonces usted tiene monofosfato de adenosina. Los enlaces entre los grupos fosfato son de muy alta energía y, por lo tanto, cuando los enlaces entre estos grupos se rompen, entonces se libera mucha energía.
Entonces, en la reacción química ATP + H2O → ADP + Pi + H + (también conocida como hidrólisis de ATP), en el lado derecho de la reacción también se libera mucha energía. (~ 30.5 kJ / mol de ATP)
En nuestros músculos, tenemos cientos de miles de fibras musculares, y estas fibras están compuestas de miofibrillas, que a su vez tienen estructuras llamadas sarcómeros. La estructura de un sarcómero se muestra a continuación:
Como se puede ver en el diagrama, tiene discos Z, líneas M y filamentos entre ellos. Por el bien de esta respuesta, no es demasiado importante preocuparse por las diferentes zonas; simplemente denotan lo que se superpone con qué. Esencialmente, lo que sucede durante la contracción muscular es que los filamentos gruesos y delgados que se ven en el diagrama inferior están compuestos de miosina (filamento grueso) y actina (filamento delgado). La miosina se unirá a la actina y esencialmente arrastrará todo el “disco Z” hacia ella, más cerca de la línea M. Por lo tanto, durante un ciclo de contracción muscular, todo el sarcómero se “acorta”, aunque lo único que realmente está sucediendo es que la superposición entre los filamentos gruesos y delgados está aumentando. En la segunda imagen, puede ver que hay una cantidad considerable de espacio entre los dos filamentos de actina. Ese espacio disminuye en contracción.
El mecanismo de contracción se llama “El ciclo Crossbridge” y se puede ver a continuación.
¿Se han observado estructuras secundarias complejas en la biopelícula?
¿Es posible interconectar dos sistemas circulatorios de humanos para apoyar el sistema que falla?
¿Qué efectos tiene la velocidad de los alimentos a través del tracto digestivo?
Básicamente, estamos viendo una versión “ampliada” de lo que está sucediendo entre la miosina y la actina. La miosina tiene “cabezas” (y eso se puede ver en la segunda imagen de la primera imagen, son las formas globulares), y esto es lo que realmente participa en la reacción.
(1) En el primer paso del ciclo de puente transversal, la cabeza de miosina se une al filamento de actina con ADP + Pi por separado, también unidos. El ADP + Pi son los productos de la hidrólisis de ATP del paso anterior en el ciclo. La cabeza de miosina puede unirse a la actina porque se revela un sitio de unión a miosina una vez que una molécula de calcio se une a la troponina en la actina, provocando un cambio conformacional que permite que se descubra el sitio de unión a miosina y la cabeza de miosina para unir
Por lo tanto, el calcio regula la contracción muscular.
(2) Una vez que la cabeza de miosina se une, se “pivota” y se genera un golpe de poder ya que la miosina hace que la actina se desplace más cerca hacia la “línea M” (ver foto de arriba). Esto provoca que se libere ADP + Pi.
(3) Una molécula de ATP entra y se une a la cabeza de miosina, que ahora puede hacer porque la miosina ya no está unida a las moléculas de ADP + Pi. La cabeza de miosina se desprende de la actina porque ahora está unida al ATP. Por lo tanto, el ATP es necesario para liberar la miosina de la actina, lo que permite que los músculos se relajen y luego estén listos para someterse a otro ciclo de contracción y formación de puentes transversales.
(4) La hidrólisis del ATP hará que la cabeza de miosina vuelva a “penetrar” y se encuentre en la conformación adecuada para estar listo para unirse al “sitio de unión a la miosina” en el filamento de actina una vez más. Como puede ver, el ATP ahora es ADP + Pi.
(5) La cabeza de miosina + ADP + Pi se une una vez más a la actina. El ciclo comienza.
Entonces, podemos ver aquí que el ATP es necesario para que se complete el ciclo de contracción muscular: sin ATP, la cabeza de miosina no podría desvincularse del hilo de actina. En rigor mortis, que es una condición que ocurre poco después de la muerte, el cuerpo ya no produce ATP, por lo que los músculos son increíblemente rígidos; las cabezas de miosina no pueden desvincular la actina.