肌肉收缩和舒张是肌肉活动的基本过程,它们主要由神经冲动和肌肉内部的生物化学过程所控制。以下是这两个过程的基本步骤:
肌肉收缩过程:
1. 神经冲动:当神经冲动传递到肌肉纤维时,会触发肌肉内部的生物化学过程。这个过程开始于肌膜上的动作电位,它会沿着肌膜传播,并触发肌纤维内部的钙离子释放。
2. 钙离子释放:钙离子从肌浆网(sarcoplasmic reticulum)中释放出来,并进入肌浆(cytosol)。钙离子浓度的增加会触发肌钙蛋白(troponin)与肌动蛋白(actin)之间的相互作用。
3. 肌钙蛋白-肌动蛋白相互作用:肌钙蛋白与肌动蛋白结合后,会使肌动蛋白的构象发生改变,从而暴露出肌球蛋白(myosin)的结合位点。
4. 横桥循环:肌球蛋白的头部(横桥)与肌动蛋白结合,形成肌动球蛋白复合物。随后,ATP水解提供能量,使横桥在肌动蛋白上滑动,导致肌节缩短,从而引发肌肉收缩。
肌肉舒张过程:
1. 钙离子回收:在肌肉舒张阶段,钙离子被重新泵回肌浆网中,使肌浆中的钙离子浓度降低。
2. 肌钙蛋白-肌动蛋白解离:随着钙离子浓度的降低,肌钙蛋白与肌动蛋白之间的相互作用减弱,导致它们之间的解离。
3. 横桥解离:随着肌钙蛋白-肌动蛋白复合物的解离,肌球蛋白的头部(横桥)也从肌动蛋白上解离下来。