Aké ióny sú potrebné na svalovú kontrakciu. Kostrové svaly

Opakovane sme mali možnosť si všimnúť, že ten istý kov plní viacero biochemických úloh: železo prenáša kyslík a elektróny, meď sa podieľa na podobných procesoch, zinok podporuje hydrolýzu polypeptidov a rozklad hydrogénuhličitanov atď.

Ale vápnik v tomto smere láme všetky rekordy. Vápenaté ióny tvoria ochranné škrupiny v koraloch, ktorých akumulácie dosahujú obrovské veľkosti; Vápnik je nevyhnutný pre fungovanie enzýmov, ktoré poskytujú svalová aktivita; vápnik reguluje systém zrážania krvi a aktivuje niektoré enzýmy; je tiež súčasťou kostí a zubov stavovcov atď.

Cyklus vápnika je uľahčený rôznou rozpustnosťou jeho solí oxidu uhličitého: uhličitan CaCO 3 je mierne rozpustný vo vode a hydrogénuhličitan Ca(HCO 3) 2 je celkom rozpustný a jeho koncentrácia v roztoku závisí od koncentrácie oxidu uhličitého a teda na parciálnom tlaku tohto plynu nad roztokom; preto, keď sýtené vody horských prameňov vytekajú na povrch zeme a strácajú oxid uhličitý (oxid uhličitý), uvoľňuje sa uhličitan vápenatý ako sediment tvoriaci kryštalické agregáty (stalaktity a stalagmity v jaskyniach). Mikroorganizmy vykonávajú podobný proces, extrahujú bikarbonát z morskej vody a používajú uhličitan na stavbu ochranných schránok.

V organizmoch vyšších živočíchov plní vápnik aj funkcie súvisiace s tvorbou mechanicky pevných štruktúr. V kostiach je vápnik obsiahnutý vo forme solí podobného zloženia ako minerál apatit 3Ca 3 (PO 4) 2 *CaF 2 (Cl). Symbol chlóru v zátvorkách označuje čiastočné nahradenie fluóru chlórom v tomto minerále.

Tvorba kostného tkaniva sa vyskytuje pod vplyvom vitamínov D; tieto vitamíny sa zasa syntetizujú v organizmoch pod vplyvom ultrafialového žiarenia zo Slnka. Významné množstvo vitamínu D sa nachádza v rybom tuku, takže ak máte nedostatok vitamínu B detská výživa vápnik sa neabsorbuje v črevách a vyvíjajú sa príznaky krivice; lekári ho predpisujú ako liek rybí olej alebo čisté prípravky vitamínu D Nadbytok tohto vitamínu je veľmi nebezpečný: môže spôsobiť opačný proces – rozpúšťanie kostného tkaniva!

Z potravinárskych výrobkov sa vápnik nachádza v mlieku, mliečnych výrobkoch (hlavne veľa v tvarohu, pretože mliečna bielkovina kazeín je spojená s iónmi vápnika), ako aj v rastlinách.

Proteíny s malou molekulovou hmotnosťou (asi 11 000) obsiahnuté v rybích svaloch vykazujú schopnosť aktívne zachytávať ióny vápnika. Niektoré z nich (napr. kapor albumín) boli dôkladne študované; ich zloženie sa ukázalo ako nezvyčajné: obsahujú veľa aminokyselín alanín a fenylalanín a vôbec neobsahujú histidín, cysteín a arginín - takmer nezmenené komponentov iné bielkoviny.

Komplexné zlúčeniny vápenatého iónu sa vyznačujú tvorbou mostíkov - ión viaže vo výslednom komplexe prevažne karboxylové a karbonylové skupiny.

Koordinačné číslo iónu vápnika je veľké a dosahuje osem. Táto vlastnosť je zrejme základom pôsobenia enzýmu ribonukleázy, ktorý katalyzuje pre telo dôležitý proces hydrolýzy nukleových kyselín (RNA) sprevádzaný uvoľňovaním energie. Predpokladá sa, že vápenatý ión tvorí tuhý komplex, čím sa molekula vody a fosfátová skupina približujú k sebe; Zvyšky arginínu nachádzajúce sa v prostredí vápenatého iónu prispievajú k fixácii fosfátovej skupiny. Je polarizovaný vápnikom a je ľahšie napadnuteľný molekulou vody. V dôsledku toho sa fosfátová skupina odštiepi z nukleotidu. Bolo tiež dokázané, že vápenatý ión v tejto enzýmovej reakcii nemožno nahradiť inými iónmi s rovnakým oxidačným stavom.

Vápnikové ióny aktivujú aj iné enzýmy, najmä α-amylázu (katalyzuje hydrolýzu škrobu), ale v tomto prípade môže byť vápnik stále nahradený za umelých podmienok trojnásobne nabitým iónom neodýmu.

Vápnik je tiež najdôležitejšou zložkou toho úžasného biologického systému, ktorý sa najviac podobá stroju – svalovému systému. Tento stroj vyrába mechanickú prácu z chemickej energie obsiahnutej v látkach potravín; jeho koeficient užitočná akcia vysoký; takmer okamžite sa môže preniesť zo stavu pokoja do stavu pohybu (a v pokoji sa nespotrebúva žiadna energia); jeho špecifický výkon je asi 1 kW na 1 kg hmoty, rýchlosť pohybu je dobre regulovaná; stroj je celkom vhodný na dlhodobú prácu vyžadujúcu opakované pohyby, životnosť je cca 2,6 * 10 6 operácií. Približne takto opísal sval prof. Wilkie v populárnej prednáške a dodal, že stroj („lineárny motor“) môže slúžiť ako jedlo.

Pre vedcov bolo veľmi ťažké zistiť, čo sa deje vo vnútri tohto „lineárneho motora“, ako chemická reakcia generuje cielený pohyb a akú úlohu v tom všetkom zohrávajú ióny vápnika. Teraz sa zistilo, že svalového tkaniva pozostáva z vlákien (predĺžených buniek) obklopených membránou (sarkolema). Svalové bunky obsahujú myofibrily – kontraktilné elementy svalu, ktoré sú ponorené do tekutiny – sarkoplazmy. Myofibrily pozostávajú zo segmentov - sarkomérov. Sarkoméry obsahujú systém dvoch typov vlákien - hrubých a tenkých.

Hrubé vlákna sú vyrobené z proteínu myozínu. Molekuly myozínu sú podlhovasté častice so zhrubnutím na jednom konci - hlavičke. Hlavy vyčnievajú nad povrch vláknitej molekuly a môžu byť umiestnené v rôznych uhloch k osi molekuly. Molekulová hmotnosť myozínu je 470 000.

Tenké filamenty sú tvorené molekulami aktínových proteínov, ktoré majú guľovitý tvar. Molekulová hmotnosť aktínu je 46 000 častíc aktínu sú usporiadané tak, že sa získa dlhá dvojitá špirála. Každých sedem aktínových molekúl je spojených vláknitou molekulou proteínu tropomyozínu, ktorá na sebe nesie (bližšie k jednému z koncov) sférickú molekulu iného proteínu – troponínu (obr. 19). Tenké vlákno kostrového svalstva obsahuje až 400 molekúl aktínu a až 60 molekúl tropomyozínu. Práca svalu je teda založená na interakcii častí vybudovaných zo štyroch proteínov.

Proteínové útvary - z-platne - sú umiestnené kolmo na osi závitov, ku ktorým sú na jednom konci pripevnené tenké vlákna. Hrubé nite sú umiestnené medzi tenkými. V uvoľnenom svale je vzdialenosť medzi z-doštičkami približne 2,2 μm. Svalová kontrakcia začína, keď sa pod vplyvom nervového impulzu výbežky (hlavičky) molekúl myozínu prichytia k tenkým vláknam a objavia sa takzvané krížové väzby alebo mostíky. Hlavy hrubých nití na oboch stranách dosky sú naklonené v opačných smeroch, preto pri otáčaní ťahajú tenkú niť medzi hrubé, čo vedie ku kontrakcii všetkého svalové vlákno.

Zdrojom energie pre svalovú prácu je hydrolytická reakcia kyseliny adenozíntrifosforečnej (ATP); prítomnosť tejto látky je nevyhnutná pre prácu svalový systém.

V roku 1939 V.A. Engelhardt a M.N. Lyubimova dokázali, že myozín a jeho komplex s aktínom - aktomyozínom - sú katalyzátory, ktoré urýchľujú hydrolýzu ATP v prítomnosti iónov vápnika a draslíka, ako aj horčíka, čo vo všeobecnosti často uľahčuje hydrolytické reakcie. Špeciálna úloha vápnika spočíva v tom, že reguluje tvorbu priečnych väzieb (mostov) medzi aktínom a myozínom. Molekula ATP sa pripája k hlave molekuly myozínu v hrubých vláknach. Potom dôjde k nejakej chemickej zmene, čím sa tento komplex dostane do aktívneho, ale nestabilného stavu. Ak sa takýto komplex dostane do kontaktu s molekulou aktínu (na tenkom vlákne), potom sa v dôsledku reakcie hydrolýzy ATP uvoľní energia. Táto energia spôsobí, že sa mostík vychýli a pritiahne hrubú niť bližšie k proteínovej platni, t.j. spôsobí kontrakciu svalového vlákna. Potom sa ku komplexu aktín-myozín pripojí nová molekula ATP a komplex sa okamžite rozpadne: aktín sa oddelí od myozínu, mostík už nespája hrubé vlákno s tenkým - sval sa uvoľní a myozín a ATP zostanú spojené do komplex, ktorý je v neaktívnom stave.

Vápnikové ióny sú obsiahnuté v trubiciach a vezikulách obklopujúcich jediné svalové vlákno. Tento systém rúrok a vezikúl, tvorený tenkými membránami, sa nazýva sarkoplazmatické retikulum; je ponorený do tekutého média, v ktorom sa nachádzajú nite. Pod vplyvom nervového impulzu sa mení priepustnosť membrán a ióny vápnika, ktoré opúšťajú sarkoplazmatické retikulum, vstupujú do okolitej tekutiny. Predpokladá sa, že ióny vápnika v kombinácii s troponínom ovplyvňujú polohu molekuly filamentózneho tropomyozínu a prenášajú ju do polohy, v ktorej sa aktívny komplex ATP-myozín môže spojiť s aktínom. Regulačný vplyv iónov vápnika sa očividne rozširuje cez tropomyozínové vlákna na sedem aktínových molekúl naraz.

Po svalovej kontrakcii sa vápnik veľmi rýchlo (zlomky sekundy) odstráni z tekutiny, opäť ide do vezikúl sarkoplazmatického retikula a svalové vlákna sa uvoľnia. Mechanizmus činnosti „lineárneho motora“ teda spočíva v striedavom pohybe systému hrubých myozínových filamentov do priestoru medzi tenkými aktínovými filamentmi pripojenými k proteínovým platniam, pričom tento proces je regulovaný iónmi vápnika periodicky vystupujúcimi zo sarkoplazmatického retikula. a opätovným vstupom do nej.

Draselné ióny, ktorých obsah vo svale je oveľa vyšší ako obsah vápnika, prispievajú k premene globulárnej formy aktínu na filamentóznu formu - fibrilárnu: v tomto stave aktín ľahšie interaguje s myozínom.

Z tohto hľadiska je zrejmé, prečo ióny draslíka zvyšujú kontrakciu srdcového svalu a prečo sú vo všeobecnosti potrebné pre vývoj svalového systému tela.

Vápnikové ióny sú aktívnymi účastníkmi procesu zrážania krvi. Netreba hovoriť, aký dôležitý je tento proces pre zachovanie života organizmu. Ak by sa krv nemohla zrážať, drobný škrabanec by predstavoval vážnu hrozbu pre život. Ale v normálnom tele sa krvácanie z malých rán zastaví po 3-4 minútach. Na poškodených tkanivách sa vytvorí hustá zrazenina fibrínového proteínu, ktorá upcháva ranu. Štúdia tvorby krvnej zrazeniny ukázala, že na jej tvorbe sa podieľajú zložité systémy vrátane viacerých bielkovín a špeciálnych enzýmov. Minimálne 13 faktorov musí pôsobiť v zhode správny ťah celý proces.

Ak je plavidlo poškodené obehového systému Proteín tromboplastín vstupuje do krvi. Vápnikové ióny sa podieľajú na pôsobení tohto proteínu na látku nazývanú protrombín (t. j. „zdroj trombínu“). Ďalší proteín (z triedy globulínov) urýchľuje premenu protrombínu na trombín. Trombín pôsobí na fibrinogén, vysokomolekulárny proteín (jeho molekulová hmotnosť je asi 400 000), ktorého molekuly majú vláknitú štruktúru. Fibrinogén sa tvorí v pečeni a je to rozpustný proteín. Pod vplyvom trombínu sa však najskôr zmení na monomérnu formu a potom polymerizuje a získa sa nerozpustná forma fibrínu - samotná zrazenina, ktorá zastavuje krvácanie. Vápenaté ióny sa opäť podieľajú na procese tvorby nerozpustného fibrínu.

Minerály sú súčasťou všetkých živých tkanív. Normálne fungovanie tkanív je však zabezpečené nielen prítomnosťou určitých minerálnych solí v nich, ale aj ich prísne definovaným pomerom. Minerály udržujú potrebný osmotický tlak v biologických tekutinách a zabezpečujú stálosť acidobázickej rovnováhy v organizme.

Draslík nachádza sa hlavne v bunkách sodík- v medzibunkovej tekutine. Pre normálne fungovanie tela je potrebný presne definovaný pomer častíc sodíka a draslíka. Správny pomer týchto iónov zabezpečuje normálnu dráždivosť nervového a svalového tkaniva. Sodík hrá dôležitú úlohu pri udržiavaní konštantného osmotického tlaku. Pri zníženom obsahu draslíka v myokarde (svalovom tkanive srdca) je narušená kontraktilná funkcia srdca. Ale s nadbytkom draslíka je narušená aj činnosť srdca. Denná požiadavka dospelý: sodík - 4-6 g, draslík - 2-3 g.

Vápnik je súčasťou kostí vo forme solí fosforu. Jeho ióny zabezpečujú normálnu činnosť mozgu a kostrové svaly. Prítomnosť vápnika je potrebná na zrážanie krvi. Nadbytok vápnika zvyšuje frekvenciu a silu srdcových kontrakcií a pri extrémne vysokých koncentráciách v tele môže spôsobiť zástavu srdca. Denná potreba vápnika u dospelého človeka je 0,7-0,8 g.

Fosfor je súčasťou všetkých buniek a intersticiálnych tekutín. Zohráva veľkú úlohu v metabolizme bielkovín, tukov, sacharidov a vitamínov. Táto látka je nenahraditeľnou súčasťou energeticky bohatých látok. Soli kyselín fosforečných udržujú stálosť acidobázickej rovnováhy krvi a iných tkanív. Denná potreba fosforu u dospelého človeka je 1,5-2 g.

Chlór sa v tele nachádza najmä v kombinácii so sodíkom a je súčasťou kyseliny chlorovodíkovej žalúdočnej šťavy. Chlór je nevyhnutný pre normálne fungovanie buniek. Denná potreba chlóru u dospelého človeka je 2-4 g.

Železo je súčasťou hemoglobínu a niektorých enzýmov. Zabezpečuje transport kyslíka a zúčastňuje sa oxidačných procesov. Denná potreba železa pre mužov je 10 mg, pre ženy - 18 mg.

bróm nachádza sa v malých množstvách v krvi a iných tkanivách. Zosilnením inhibície v mozgovej kôre podporuje normálny vzťah medzi procesmi excitácie a inhibície.

jód- základná zložka hormónu štítnej žľazy. Nedostatok tejto látky v tele spôsobuje narušenie mnohých funkcií. Denná potreba jódu pre zdravých dospelých je 0,15 mg (150 mcg).

Síra je súčasťou mnohých bielkovín. Nachádza sa v niektorých enzýmoch, hormónoch, vitamínoch a iných zlúčeninách, ktoré hrajú dôležitú úlohu v metabolizme. Okrem toho kyselinu sírovú využíva pečeň na neutralizáciu niektorých látok.

Pre normálne fungovanie organizmu sú okrem vymenovaných látok dôležité aj horčík, zinok a pod. mikroelementy. Pestrá strava väčšinou plnohodnotne dodá telu všetky minerály.

Svalová kontrakcia je zložitý proces pozostávajúci z niekoľkých fáz. Hlavnými zložkami sú myozín, aktín, troponín, tropomyozín a aktomyozín, ako aj ióny vápnika a zlúčeniny, ktoré dodávajú svalom energiu. Pozrime sa na typy a mechanizmy svalová kontrakcia. Pozrime sa, z akých fáz pozostávajú a čo je potrebné pre cyklický proces.

Svaly

Svaly sú zoskupené do skupín, ktoré majú rovnaký mechanizmus svalovej kontrakcie. Na rovnakom základe sú rozdelené do 3 typov:

• priečne pruhované svaly tela;
• priečne pruhované svaly predsiení a srdcových komôr;
• hladké svaly orgánov, ciev a kože.

Priečne pruhované svaly sú súčasťou pohybového aparátu, sú jeho súčasťou, keďže okrem nich zahŕňa aj šľachy, väzy a kosti. Keď je implementovaný mechanizmus svalovej kontrakcie, vykonávajú sa tieto úlohy a funkcie:

• telo sa pohybuje;
• časti tela sa navzájom pohybujú;
• telo je podopreté v priestore;
• vzniká teplo;
• kôra sa aktivuje aferentáciou z receptívnych svalových polí.

Od hladké svaly pozostáva z:

• pohybového ústrojenstva vnútorné orgány, ktorá zahŕňa pľúca a tráviacu trubicu;
• lymfatický a obehový systém;
• genitourinárny systém.

Fyziologické vlastnosti

Ako všetky stavovce, aj ľudské telo má tri najdôležitejšie vlastnosti vlákien kostrového svalstva:

• kontraktilita - kontrakcia a zmena napätia počas excitácie;
• vodivosť - pohyb potenciálu v celom vlákne;
• excitabilita je odpoveďou na stimul zmenou membránového potenciálu a iónovej permeability.

Svaly sa vzrušia a začnú sa sťahovať zo stredov. Ale v umelých podmienkach sa potom môže dráždiť priamo (priame podráždenie) alebo cez nerv inervujúci sval (nepriame podráždenie).

Typy skratiek

Mechanizmus svalovej kontrakcie zahŕňa premenu chemickej energie na mechanickú prácu. Tento proces možno merať v experimente so žabou: jeho lýtkový sval zaťažené malou váhou a následne podráždené ľahkými elektrickými impulzmi. Kontrakcia, pri ktorej sa sval skráti, sa nazýva izotonická. Pri izometrickej kontrakcii nedochádza ku skráteniu. Šľachy im neumožňujú skracovať sa počas vývoja. Ďalší auxotonický mechanizmus svalovej kontrakcie zahŕňa stavy intenzívnej záťaže, kedy je sval minimálne skrátený a sila je vyvinutá na maximum.

Štruktúra a inervácia kostrových svalov

Pruhované kostrové svaly obsahujú veľa vlákien umiestnených v spojivového tkaniva a pripevnené k šľachám. V niektorých svaloch sú vlákna umiestnené rovnobežne s dlhou osou, zatiaľ čo v iných majú šikmý vzhľad, pripájajú sa k centrálnej šľachy a k typu pennate.

Hlavným znakom vlákna je sarkoplazma, masa tenkých filamentov - myofibríl. Zahŕňajú svetlé a tmavé oblasti, ktoré sa navzájom striedajú a susedné pruhované vlákna sú na rovnakej úrovni - na prierez. To má za následok priečne pruhovanie v celom svalovom vlákne.

Sarkoméra je komplexom tmavého a dvoch svetlých diskov a je ohraničená čiarami v tvare Z. Sarkoméry sú kontraktilný aparát svalov. Ukazuje sa, že kontraktilné svalové vlákno pozostáva z:

• kontraktilný aparát (myofibrilový systém);
• trofický aparát s mitochondriami, Golgiho komplex a slabý;
• membránové prístroje;
• podporné zariadenia;
• nervový aparát.

Svalové vlákno je rozdelené na 5 častí s vlastnými štruktúrami a funkciami a je neoddeliteľnou súčasťou svalového tkaniva.

Inervácia

Tento proces v priečne pruhovaných svalových vláknach sa realizuje prostredníctvom nervových vlákien, konkrétne axónov motorických neurónov v mieche a mozgovom kmeni. Jeden motorický neurón inervuje niekoľko svalových vlákien. Komplex s motorickým neurónom a inervovanými svalovými vláknami sa nazýva neuromotorický (NME) alebo (DE). Priemerný počet vlákien, ktoré jeden motorický neurón inervuje, charakterizuje veľkosť svalovej MU a prevrátená hodnota sa nazýva hustota inervácie. Ten je veľký v tých svaloch, kde sú pohyby malé a „jemné“ (oči, prsty, jazyk). Naopak, jeho malá hodnota bude vo svaloch s „hrubými“ pohybmi (napríklad trup).

Inervácia môže byť jednoduchá alebo viacnásobná. V prvom prípade je realizovaný kompaktnými motorovými koncovkami. To je zvyčajne charakteristické pre veľké motorické neuróny. (v tomto prípade nazývané fyzické alebo rýchle) generujú AP (akčné potenciály), ktoré sa k nim rozširujú.

Viacnásobné inervácie sa vyskytujú napríklad vo vonkajších očných svaloch. Nevytvára sa tu žiadny akčný potenciál, pretože v membráne nie sú žiadne elektricky excitovateľné sodíkové kanály. V nich sa depolarizácia šíri po vlákne zo synaptických zakončení. To je potrebné na aktiváciu mechanizmu svalovej kontrakcie. Proces tu neprebieha tak rýchlo ako v prvom prípade. Preto sa to volá pomaly.

Štruktúra myofibril

Štúdie svalového vlákna sa dnes vykonávajú na základe röntgenovej difrakčnej analýzy, elektrónovej mikroskopie a tiež histochemických metód.

Vypočítalo sa, že každá myofibrila, ktorej priemer je 1 μm, obsahuje približne 2500 protofibríl, teda predĺžených polymerizovaných proteínových molekúl (aktínu a myozínu). Aktínové protofibrily sú dvakrát tenšie ako myozínové protofibrily. V pokoji sú tieto svaly umiestnené tak, že aktínové filamenty svojimi hrotmi prenikajú do priestorov medzi protofibrilami myozínu.

Úzky svetlý prúžok na disku A je bez aktínových vlákien. A membrána Z ich drží pohromade.

Myozínové vlákna majú priečne výbežky dlhé až 20 nm, ktorých hlavičky obsahujú asi 150 molekúl myozínu. Rozširujú sa biopolárne a každá hlava spája myozínové vlákno s aktínovým vláknom. Keď pôsobí sila na aktínové centrá na myozínových vláknach, aktínové vlákno sa pohybuje bližšie k stredu sarkoméry. Na konci sa myozínové vlákna dostanú do línie Z, potom obsadia celú sarkoméru a medzi nimi sa nachádzajú aktínové vlákna. V tomto prípade sa dĺžka disku I skráti a na konci zmizne úplne, súčasne sa zhrubne čiara Z.

Podľa teórie posuvného vlákna je teda vysvetlené zníženie dĺžky svalového vlákna. Teóriu nazývanú „ozubené koleso“ vyvinuli Huxley a Hanson v polovici dvadsiateho storočia.

Mechanizmus kontrakcie svalových vlákien

Hlavná vec v teórii je, že to nie sú vlákna (myozín a aktín), ktoré sú skrátené. Ich dĺžka zostáva nezmenená aj pri natiahnutí svalov. Ale medzi hrubými vláknami vychádzajú zväzky tenkých nití, ktoré sa šmýkajú, miera ich prekrytia sa znižuje, a tak dochádza ku kontrakcii.

Molekulárny mechanizmus svalovej kontrakcie kĺzaním aktínových filamentov je nasledujúci. Myozínové hlavy spájajú protofibrilu s aktínovou fibrilou. Keď sa naklonia, dôjde k kĺzaniu, čím sa aktínové vlákno pohybuje smerom k stredu sarkoméry. Vďaka bipolárnej organizácii molekúl myozínu na oboch stranách filamentov sa vytvárajú podmienky na to, aby aktínové filamenty vkĺzli do rôzne strany.

Keď sa svaly uvoľnia, myozínová hlava sa vzdiali od aktínových vlákien. Vďaka ľahkému kĺzaniu uvoľnené svaly odolávajú naťahovaniu oveľa menej. Preto sa pasívne predlžujú.

Etapy redukcie

Mechanizmus svalovej kontrakcie možno stručne rozdeliť do nasledujúcich etáp:

1. Svalové vlákno je stimulované, keď je akčný potenciál prijatý z motorických neurónov na synapsii.
2. Akčný potenciál sa vytvára na membráne svalového vlákna a potom sa šíri do myofibríl.
3. Vykonáva sa elektromechanická väzba, čo je premena elektrického PD na mechanické posuvné. Na tom sa nevyhnutne podieľajú ióny vápnika.

Ióny vápnika

Pre lepšie pochopenie procesu aktivácie vlákna iónmi vápnika je vhodné zvážiť štruktúru aktínového vlákna. Jeho dĺžka je asi 1 mikrón, hrúbka - od 5 do 7 nm. Ide o pár skrútených nití, ktoré pripomínajú aktínový monomér. Približne každých 40 nm sú sférické molekuly troponínu a medzi reťazcami sú molekuly tropomyozínu.

Keď vápnikové ióny chýbajú, to znamená, že sa myofibrily uvoľnia, dlhé molekuly tropomyozínu blokujú pripojenie aktínových reťazcov a myozínových mostíkov. Ale keď sa aktivujú ióny vápnika, molekuly tropomyozínu klesnú hlbšie a oblasti sa otvoria.

Myozínové mostíky sa potom naviažu na aktínové vlákna, ATP sa rozloží a rozvinie sa svalová sila. To je možné vďaka účinku vápnika na troponín. V tomto prípade je jeho molekula deformovaná, čím sa pretláča cez tropomyozín.

Keď je sval uvoľnený, obsahuje viac ako 1 µmol vápnika na gram vlhkej hmotnosti. Vápenaté soli sa izolujú a skladujú v špeciálnych skladovacích zariadeniach. Inak by sa svaly neustále sťahovali.

Vápnik sa skladuje nasledovne. Na rôznych častiach membrány svalových buniek sú vo vnútri vlákna trubice, cez ktoré dochádza k spojeniu s prostredím mimo buniek. Ide o systém priečnych rúrok. A kolmo na ňu je systém pozdĺžnych, na koncoch ktorých sú bubliny (koncové nádrže), umiestnené v tesnej blízkosti membrán priečneho systému. Spolu dostaneme triádu. Práve v bublinkách sa ukladá vápnik.

Takto sa PD šíri do bunky a dochádza k elektromechanickej väzbe. Vzruch preniká do vlákna, prechádza do pozdĺžneho systému a uvoľňuje vápnik. Takto dochádza k mechanizmu kontrakcie svalových vlákien.

3 procesy s ATP

Keď obe vlákna interagujú v prítomnosti iónov vápnika, ATP hrá významnú úlohu. Keď sa realizuje mechanizmus svalovej kontrakcie kostrového svalstva, energia ATP sa využíva na:

• prevádzka sodíkovej a draslíkovej pumpy, ktorá udržuje konštantnú koncentráciu iónov;
• tieto látky sú na opačných stranách membrány;
• kĺzanie vlákien skracujúce myofibrily;
• vápniková pumpa podporuje relaxáciu.

ATP sa nachádza v bunkovej membráne, myozínových vláknach a membránach sarkoplazmatického retikula. Enzým je štiepený a využívaný myozínom.

spotreba ATP

Je známe, že myozínové hlavy interagujú s aktínom a obsahujú prvky na štiepenie ATP. Ten je aktivovaný aktínom a myozínom v prítomnosti horčíkových iónov. Preto dochádza k štiepeniu enzýmu, keď sa myozínová hlava pripojí k aktínu. Navyše, čím viac priečnych mostíkov, tým vyššia bude miera štiepenia.

mechanizmus ATP

Po dokončení pohybu poskytuje molekula AFT energiu na separáciu myozínu a aktínu zapojených do reakcie. Myozínové hlavy sa oddelia a ATP sa rozloží na fosfát a ADP. Na konci sa pripojí nová molekula ATP a cyklus sa obnoví. Toto je mechanizmus svalovej kontrakcie a relaxácie na molekulárnej úrovni.

Aktivita krížových mostíkov bude pokračovať len dovtedy, kým dôjde k hydrolýze ATP. Ak je enzým zablokovaný, mostíky sa znova nepripoja.

S nástupom smrti organizmu klesá hladina ATP v bunkách a mostíky zostávajú stabilne pripojené k aktínovému vláknu. Takto nastáva štádium rigor mortis.

Resyntéza ATP

Resyntéza môže byť realizovaná dvoma spôsobmi.

Prostredníctvom enzymatického prenosu fosfátovej skupiny z kreatínfosfátu na ADP. Keďže zásoby kreatínfosfátu v bunke sú oveľa väčšie ako ATP, k resyntéze dochádza veľmi rýchlo. Zároveň oxidáciou kyseliny pyrohroznovej a kyseliny mliečnej bude pomaly prebiehať resyntéza.

ATP a CP môžu úplne zmiznúť, ak je resyntéza narušená jedmi. Vtedy prestane fungovať kalciová pumpa, následkom čoho sa sval nezvratne stiahne (teda dôjde ku kontraktúre). Tým sa naruší mechanizmus svalovej kontrakcie.

Fyziológia procesu

Aby sme zhrnuli vyššie uvedené, poznamenávame, že kontrakcia svalových vlákien pozostáva zo skrátenia myofibríl v každej zo sarkomér. Myozínové (hrubé) a aktínové (tenké) vlákna sú na svojich koncoch spojené v uvoľnenom stave. Ale začnú kĺzavé pohyby smerom k sebe, keď sa realizuje mechanizmus svalovej kontrakcie. Fyziológia (stručne) vysvetľuje proces, kedy sa vplyvom myozínu uvoľňuje potrebná energia na premenu ATP na ADP. V tomto prípade sa myozínová aktivita bude realizovať iba s dostatočným obsahom vápenatých iónov akumulujúcich sa v sarkoplazmatickom retikule.

Svalová kontrakcia je životne dôležitá funkcia tela spojená s obrannými, dýchacími, nutričnými, sexuálnymi, vylučovacími a inými fyziologickými procesmi. Všetky druhy dobrovoľných pohybov - chôdza, mimika, pohyby očné buľvy, prehĺtanie, dýchanie atď. vykonávajú kostrové svaly. Mimovoľné pohyby (okrem sťahu srdca) – peristaltika žalúdka a čriev, zmeny tonusu ciev, udržiavanie tonusu močového mechúra – sú spôsobené sťahovaním hladkých svalov. Práca srdca je zabezpečená kontrakciou srdcových svalov.

Štrukturálna organizácia kostrového svalstva

Svalové vlákno a myofibrila (obr. 1). Kostrový sval pozostáva z mnohých svalových vlákien, ktoré majú body pripojenia ku kostiam a sú umiestnené navzájom paralelne. Každé svalové vlákno (myocyt) obsahuje mnoho podjednotiek - myofibríl, ktoré sú postavené z blokov (sarkomér) opakujúcich sa v pozdĺžnom smere. Sarkoméra je funkčná jednotka kontraktilného aparátu kostrového svalstva. Myofibrily vo svalovom vlákne ležia tak, že umiestnenie sarkomérov v nich sa zhoduje. To vytvára vzor krížových ryhovaní.

Sarkoméra a vlákna. Sarkoméry v myofibrile sú od seba oddelené Z-doštičkami, ktoré obsahujú proteín beta-aktinín. V oboch smeroch tenké aktínové vlákna. V medzerách medzi nimi sú hrubšie myozínové vlákna.

Aktínové vlákno zvonka pripomína dva reťazce guľôčok stočených do dvojitej špirály, kde každá guľôčka je molekula proteínu aktín. Proteínové molekuly ležia vo vybraniach aktínových helixov v rovnakej vzdialenosti od seba. troponín, spojené s vláknitými proteínovými molekulami tropomyozín.

Myozínové vlákna sú tvorené opakujúcimi sa proteínovými molekulami myozín. Každá molekula myozínu má hlavu a chvost. Myozínová hlavica sa môže viazať na molekulu aktínu, pričom vzniká tzv krížový most.

Bunková membrána svalového vlákna tvorí invaginácie ( priečne tubuly), ktoré vykonávajú funkciu vedenia vzruchu k membráne sarkoplazmatického retikula. Sarkoplazmatické retikulum (pozdĺžne tubuly) Je to vnútrobunková sieť uzavretých rúrok a plní funkciu ukladania iónov Ca++.

Motorová jednotka. Funkčnou jednotkou kostrového svalstva je motorová jednotka(DE). MU je súbor svalových vlákien, ktoré sú inervované procesmi jedného motorického neurónu. K excitácii a kontrakcii vlákien, ktoré tvoria jednu motorickú jednotku, dochádza súčasne (keď je excitovaný príslušný motorický neurón). Jednotlivé motorické jednotky môžu byť vybudené a kontrahované nezávisle od seba.

Molekulárne mechanizmy kontrakciekostrového svalstva

Podľa teória kĺzania závitov, svalová kontrakcia nastáva v dôsledku kĺzavého pohybu aktínových a myozínových filamentov voči sebe navzájom. Mechanizmus posuvu nite zahŕňa niekoľko po sebe idúcich udalostí.

Myozínové hlavy sa pripájajú k väzbovým centrám aktínových filamentov (obr. 2, A).

Interakcia myozínu s aktínom vedie ku konformačným preskupeniam molekuly myozínu. Hlavy získavajú aktivitu ATPázy a otáčajú sa o 120°. V dôsledku rotácie hláv sa aktínové a myozínové filamenty navzájom pohybujú „o jeden krok“ (obr. 2, B).

K odpojeniu aktínu a myozínu a obnoveniu konformácie hlavy dochádza v dôsledku pripojenia molekuly ATP k hlave myozínu a jej hydrolýzy v prítomnosti Ca++ (obr. 2, B).

Mnohokrát nastáva cyklus „väzba – zmena konformácie – odpojenie – obnovenie konformácie“, v dôsledku čoho sú aktínové a myozínové filamenty voči sebe posunuté, Z-disky sarkomérov sa približujú a myofibrila sa skracuje (obr. 2, D).

Párovanie excitácie a kontrakciev kostrovom svalstve

V kľudovom stave nedochádza k kĺzaniu nití v myofibrile, keďže väzbové centrá na povrchu aktínu sú uzavreté molekulami proteínu tropomyozínu (obr. 3, A, B). Excitácia (depolarizácia) myofibrily a samotná svalová kontrakcia sú spojené s procesom elektromechanickej väzby, ktorá zahŕňa sériu sekvenčných dejov.

V dôsledku aktivácie neuromuskulárnej synapsie na postsynaptickej membráne vzniká EPSP, ktorá generuje rozvoj akčného potenciálu v oblasti obklopujúcej postsynaptickú membránu.

Vzruch (akčný potenciál) sa šíri pozdĺž membrány myofibril a cez systém priečnych tubulov sa dostáva do sarkoplazmatického retikula. Depolarizácia membrány sarkoplazmatického retikula vedie k otvoreniu Ca++ kanálov v nej, cez ktoré vstupujú Ca++ ióny do sarkoplazmy (obr. 3, B).

Ca++ ióny sa viažu na proteín troponín. Troponín mení svoju konformáciu a vytláča proteínové molekuly tropomyozínu, ktoré pokrývali aktín viažuce centrá (obr. 3, D).

Myozínové hlavy sa pripájajú k otvoreným väzbovým centrám a začína sa proces kontrakcie (obr. 3, E).

Vývoj týchto procesov si vyžaduje určitý čas (10–20 ms). Čas od okamihu excitácie svalového vlákna (svalu) do začiatku jeho kontrakcie sa nazýva latentné obdobie kontrakcie.

Relaxácia kostrového svalstva

Svalová relaxácia je spôsobená spätným prenosom iónov Ca++ cez kalciovú pumpu do kanálikov sarkoplazmatického retikula. Keďže Ca++ sa odstraňuje z cytoplazmy otvorené centrá väzba sa stáva menej a menej a nakoniec sú aktínové a myozínové vlákna úplne odpojené; dochádza k svalovej relaxácii.

Kontraktúra nazývaná pretrvávajúca, dlhodobá kontrakcia svalu, ktorá pretrváva aj po ukončení stimulu. Krátkodobá kontraktúra sa môže vyvinúť po tetanickej kontrakcii v dôsledku akumulácie v sarkoplazme veľké množstvo Ca++; v dôsledku otravy a metabolických porúch môže dôjsť k dlhodobej (niekedy nezvratnej) kontraktúre.

Fázy a spôsoby kontrakcie kostrového svalstva

Fázy svalovej kontrakcie

Pri dráždení kostrového svalu jediným impulzom elektrický prúd nadprahová sila, dochádza k jednej svalovej kontrakcii, pri ktorej sa rozlišujú 3 fázy (obr. 4, A):

latentná (skrytá) doba kontrakcie (asi 10 ms), počas ktorej sa vyvíja akčný potenciál a prebiehajú elektromechanické spojovacie procesy; svalová excitabilita počas jednej kontrakcie sa mení v súlade s fázami akčného potenciálu;

skracovacia fáza (asi 50 ms);

relaxačná fáza (asi 50 ms).

Ryža. 4. Charakteristika kontrakcie jedného svalu. Pôvod vrúbkovaného a hladkého tetanu. B- fázy a obdobia svalovej kontrakcie, B– spôsoby svalovej kontrakcie, ktoré sa vyskytujú pri rôznych frekvenciách svalovej stimulácie. Zmena dĺžky svalov zobrazené modrou farbou, svalový akčný potenciál- červená, svalová excitabilita- fialová.

Spôsoby svalovej kontrakcie

V prirodzených podmienkach sa v tele nepozoruje jediná svalová kontrakcia, pretože pozdĺž motorických nervov inervujúcich sval sa vyskytuje séria akčných potenciálov. V závislosti od frekvencie nervových impulzov prichádzajúcich do svalu sa sval môže sťahovať jedným z troch režimov (obr. 4, B).

Jednotlivé svalové kontrakcie sa vyskytujú s nízkou frekvenciou elektrické impulzy. Ak ďalší impulz vstúpi do svalu po ukončení relaxačnej fázy, dôjde k sérii po sebe nasledujúcich jednotlivých kontrakcií.

Pri vyššej frekvencii impulzov sa ďalší impulz môže zhodovať s relaxačnou fázou predchádzajúceho cyklu kontrakcie. Amplitúda kontrakcií sa spočíta a bude zubatý tetanus- predĺžená kontrakcia prerušená obdobiami neúplnej svalovej relaxácie.

S ďalším zvýšením pulzovej frekvencie bude každý nasledujúci pulz pôsobiť na sval počas fázy skracovania, čo má za následok hladký tetanus- predĺžená kontrakcia neprerušovaná obdobiami relaxácie.

Optimálna a pesimálna frekvencia

Amplitúda tetanickej kontrakcie závisí od frekvencie impulzov dráždiacich sval. Optimálna frekvencia nazývajú frekvenciu dráždivých impulzov, pri ktorých sa každý nasledujúci impulz zhoduje s fázou zvýšenej excitability (obr. 4, A) a podľa toho spôsobuje tetanus s najväčšou amplitúdou. Pesimálna frekvencia nazývaná vyššia frekvencia stimulácie, pri ktorej každý nasledujúci prúdový impulz spadá do refraktérnej fázy (obr. 4, A), v dôsledku čoho výrazne klesá amplitúda tetanu.

Práca kostrového svalstva

Sila kontrakcie kostrového svalstva je určená 2 faktormi:

- počet jednotiek zapojených do zníženia;

frekvencia kontrakcie svalových vlákien.

Práca kostrového svalstva sa vykonáva prostredníctvom koordinovanej zmeny tonusu (napätia) a dĺžky svalu počas kontrakcie.

Typy práce kostrového svalstva:

• dynamické prekonávanie práce nastáva, keď sa sval sťahuje, pohybuje telom alebo jeho časťami v priestore;

• statická (pridržiavacia) práca vykonáva sa, ak v dôsledku svalovej kontrakcie sú časti tela udržiavané v určitej polohe;

• dynamická poddajná operácia nastáva, keď sval funguje, ale je natiahnutý, pretože sila, ktorú vytvára, nestačí na pohyb alebo držanie častí tela.

Počas práce sa sval môže stiahnuť:

• izotonický– sval sa pri neustálom napätí (vonkajšia záťaž) skracuje; izotonická kontrakcia sa reprodukuje iba v experimente;

• izometria– svalové napätie sa zvyšuje, ale jeho dĺžka sa nemení; sval sa pri statickej práci sťahuje izometricky;

• auxotonický– svalové napätie sa pri skracovaní mení; auxotonická kontrakcia sa vykonáva pri dynamickej prekonávacej práci.

Pravidlo priemerného zaťaženia– sval môže vykonávať maximálnu prácu pri miernom zaťažení.

Únava – fyziologický stav svalu, ktorý sa vyvíja po dlhšej práci a prejavuje sa znížením amplitúdy kontrakcií, predĺžením latentnej doby kontrakcie a relaxačnej fázy. Príčiny únavy sú: vyčerpanie zásob ATP, hromadenie produktov metabolizmu vo svale. Svalová únava pri rytmickej práci je menšia ako únava synapsií. Preto, keď telo podáva svalová prácaúnava sa spočiatku vyvíja na úrovni centrálneho nervového systému a neuromuskulárnych synapsií.

Štrukturálna organizácia a redukciahladké svaly

Štrukturálna organizácia. Hladký sval pozostáva z jednotlivých vretenovitých buniek ( myocyty), ktoré sa vo svale nachádzajú viac-menej chaoticky. Kontraktilné vlákna sú usporiadané nepravidelne, v dôsledku čoho nedochádza k priečnemu pruhovaniu svalu.

Mechanizmus kontrakcie je podobný ako u kostrového svalu, ale rýchlosť kĺzania filamentov a rýchlosť hydrolýzy ATP sú 100–1000-krát nižšie ako v kostrovom svale.

Mechanizmus spojenia excitácie a kontrakcie. Pri excitácii bunky sa Ca++ dostáva do cytoplazmy myocytu nielen zo sarkoplazmatického retikula, ale aj z medzibunkového priestoru. Ca++ ióny za účasti kalmodulínového proteínu aktivujú enzým (myozínkinázu), ktorý prenáša fosfátovú skupinu z ATP na myozín. Fosforylované myozínové hlavy získavajú schopnosť naviazať sa na aktínové vlákna.

Kontrakcia a relaxácia hladkých svalov. Rýchlosť odstraňovania iónov Ca++ zo sarkoplazmy je oveľa nižšia ako v kostrovom svale, v dôsledku čoho dochádza k relaxácii veľmi pomaly. Hladké svaly vykonávajú dlhé tonické kontrakcie a pomalé rytmické pohyby. Vďaka nízkej intenzite hydrolýzy ATP sú hladké svaly optimálne prispôsobené na dlhodobú kontrakciu, ktorá nevedie k únave a vysokej spotrebe energie.

Fyziologické vlastnosti svalov

Všeobecné fyziologické vlastnosti kostrového a hladkého svalstva sú vzrušivosť A kontraktilita. Porovnávacie charakteristiky kostrového a hladkého svalstva sú uvedené v tabuľke. 6.1. Fyziologické vlastnosti a vlastnosti srdcového svalu sú diskutované v časti „Fyziologické mechanizmy homeostázy“.

Tabuľka 7.1.Porovnávacie charakteristiky kostrového a hladkého svalstva

Nehnuteľnosť	Kostrové svaly	Hladký sval
Miera depolarizácie		pomaly
Refraktérne obdobie	krátky	dlhý
Povaha kontrakcie	rýchly fázový	pomalé tonikum
Náklady na energiu
Plastové
Automaticky
Vodivosť
Inervácia	motorické neuróny somatického NS	postgangliové neuróny autonómneho nervového systému
Vykonané pohyby	svojvoľné	nedobrovoľné
Chemická citlivosť
Schopnosť deliť a rozlišovať

Plastové hladké svaly sa prejavuje v tom, že dokážu udržiavať konštantný tonus v skrátenom aj v predĺženom stave.

Vodivosť tkaniva hladkého svalstva sa prejavuje tým, že excitácia sa šíri z jedného myocytu do druhého prostredníctvom špecializovaných elektricky vodivých kontaktov (nexusov).

Nehnuteľnosť automatizácie hladkého svalstva sa prejavuje tým, že sa môže kontrahovať bez účasti nervový systém v dôsledku skutočnosti, že niektoré myocyty sú schopné spontánne generovať rytmicky sa opakujúce akčné potenciály.

Pohyblivosť je charakteristická vlastnosť všetkých foriem života. Riadený pohyb nastáva, keď sa chromozómy rozchádzajú počas delenia buniek, aktívneho transportu molekúl a pohybu ribozómov počas syntéza bielkovín, svalová kontrakcia a relaxácia.

Svalová kontrakcia je najpokročilejšia forma biologickej mobility. Akýkoľvek pohyb, vrátane pohybu svalov, je založený na všeobecných molekulárnych mechanizmoch. U ľudí existuje niekoľko typov svalového tkaniva. Pruhované svalové tkanivo tvorí kostrové svalstvo (kostrové svaly, ktoré môžeme dobrovoľne sťahovať). Tkanivo hladkého svalstva je súčasťou svalov vnútorných orgánov:

gastrointestinálny trakt

, priedušky, močové cesty, cievy. Tieto svaly sa sťahujú mimovoľne, bez ohľadu na naše vedomie. V tejto prednáške sa pozrieme na štruktúru a procesy kontrakcie a relaxácie kostrových svalov, pretože sú pre biochémiu športu najviac zaujímavé. Mechanizmus

svalová kontrakcia

ešte nebola úplne zverejnená.

Nasledujúce je s určitosťou známe.

1. Zdrojom energie pre svalovú kontrakciu sú molekuly ATP.

2. Hydrolýzu ATP počas svalovej kontrakcie katalyzuje myozín, ktorý má enzymatickú aktivitu.

3. Spúšťacím mechanizmom svalovej kontrakcie je zvýšenie koncentrácie vápenatých iónov v sarkoplazme myocytov, spôsobené nervovým motorickým impulzom.

4. Počas svalovej kontrakcie sa medzi tenkými a hrubými vláknami myofibríl objavujú krížové mostíky alebo zrasty. 5. Pri svalovej kontrakcii sa tenké filamenty posúvajú po hrubých filamentoch, čo vedie ku skráteniu myofibríl a celého svalového vlákna ako celku.

Existuje mnoho hypotéz vysvetľujúcich mechanizmus svalovej kontrakcie, no najviac podložená je tzv

hypotéza (teória) „kĺzavých nití“ alebo „veslovacia hypotéza“. V kľudovom svale sú tenké a hrubé vlákna v oddelenom stave. Vplyvom nervového impulzu ióny vápnika opúšťajú cisterny sarkoplazmatického retikula a pripájajú sa k proteínu tenkého vlákna, troponínu. Tento proteín mení svoju konfiguráciu a mení konfiguráciu aktínu. Výsledkom je vytvorenie krížového mostíka medzi aktínom tenkých filamentov a myozínom hrubých filamentov. To zvyšuje aktivitu ATPázy myozínu. Myozín rozkladá ATP a v dôsledku uvoľnenej energie sa myozínová hlava otáča ako záves alebo veslo člna, čo vedie k kĺzaniu

Po otočení sa mostíky medzi závitmi zlomia.

ATPázová aktivita myozínu prudko klesá a hydrolýza ATP sa zastaví.

S ďalším príchodom nervového impulzu sa však krížové mostíky opäť vytvoria, pretože vyššie popísaný proces sa opäť opakuje.

Každý kontrakčný cyklus spotrebuje 1 molekulu ATP.

Svalová kontrakcia je založená na dvoch procesoch:

špirálovité zvinutie kontraktilných proteínov;

cyklicky sa opakujúca tvorba a disociácia komplexu medzi myozínovým reťazcom a aktínom.

Svalová kontrakcia je iniciovaná príchodom akčného potenciálu na koncovú platničku motorického nervu, kde sa uvoľňuje neurohormón acetylcholín, ktorého funkciou je prenos vzruchov.

Po prvé, acetylcholín interaguje s acetylcholínovými receptormi, čo vedie k šíreniu akčného potenciálu pozdĺž sarkolemy. To všetko spôsobuje zvýšenie priepustnosti sarkolemy pre katióny Na +, ktoré sa ponáhľajú do svalového vlákna a neutralizujú negatívny náboj na vnútornom povrchu sarkolemy. So sarkolemou sú spojené priečne trubice sarkoplazmatického retikula, ktorými sa šíri excitačná vlna. Z trubíc sa excitačná vlna prenáša na membrány vezikúl a cisterien, ktoré prepletajú myofibrily v oblastiach, kde interagujú aktínové a myozínové vlákna. Keď sa signál prenesie do cisterien sarkoplazmatického retikula, sarkoplazmatické retikulum začne uvoľňovať v nich obsiahnutý Ca2+. Uvoľnený Ca 2+ sa viaže na Tn-C, čo spôsobuje konformačné posuny, ktoré sa prenášajú na tropomyozín a potom na aktín. Zdá sa, že aktín sa uvoľňuje z komplexu so zložkami tenkých filamentov, v ktorých sa nachádzal.– stav pokoja; b- mierne zníženie; Svalová kontrakcia je iniciovaná príchodom akčného potenciálu na koncovú platničku motorického nervu, kde sa uvoľňuje neurohormón acetylcholín, ktorého funkciou je prenos vzruchov.- maximálne zníženie

Energiu pre tento proces dodáva hydrolýza ATP. Keď sa ATP naviaže na hlavu molekuly myozínu, kde je lokalizované aktívne centrum myozín ATPázy, nevytvorí sa žiadne spojenie medzi tenkými a hrubými vláknami. Výsledný katión vápnika neutralizuje negatívny náboj ATP, čím podporuje blízkosť k aktívnemu centru myozín ATPázy. V dôsledku toho dochádza k fosforylácii myozínu, t. j. myozín je nabitý energiou, ktorá sa využíva na vytváranie adhézií s aktínom a na posúvanie tenkého vlákna. Keď sa tenké vlákno posunie o jeden „krok“, ADP a kyselina fosforečná sa oddelia od komplexu aktomyozínu. Na myozínovú hlavu sa potom pripojí nová molekula ATP a celý proces sa opakuje s ďalšou hlavou molekuly myozínu.

Konzumácia ATP je potrebná aj na uvoľnenie svalov. Po zastavení motorického impulzu prechádza Ca 2+ do cisterien sarkoplazmatického retikula. Tn-C stráca na ňom viazaný vápnik, čo vedie ku konformačným posunom v troponín-tropomyozínovom komplexe a Tn-I opäť uzatvára aktívne centrá aktínu, takže nie sú schopné interagovať s myozínom. Koncentrácia Ca2+ v oblasti kontraktilných proteínov sa dostane pod prahovú hodnotu a svalové vlákna strácajú schopnosť tvoriť aktomyozín.

Za týchto podmienok prevezmú sily elastické sily strómy, deformované v čase kontrakcie, a sval sa uvoľní. V tomto prípade sa tenké vlákna odstránia z priestoru medzi hrubými vláknami kotúča A, zóna H a kotúč I získajú svoju pôvodnú dĺžku, čiary Z sa od seba vzdialia na rovnakú vzdialenosť. Sval sa stáva tenším a dlhším.

Rýchlosť hydrolýzy ATP pri svalovej práci je obrovský: až 10 mikromolov na 1 g svalu za 1 minútu. Všeobecné rezervy ATP malé, preto na zabezpečenie normálnej funkcie svalov ATP sa musí obnoviť rovnakým tempom, akým sa spotrebúva.

Uvoľnenie svalov nastáva po zastavení dlhodobého nervového vzruchu. Súčasne sa znižuje priepustnosť steny nádrží sarkoplazmatického retikula a vápenaté ióny pôsobením vápnikovej pumpy pomocou energie ATP prechádzajú do nádrží. Odstránenie vápenatých iónov do retikulových nádrží po zastavení motorického impulzu vyžaduje značný energetický výdaj. Keďže k odstraňovaniu vápenatých iónov dochádza smerom k vyššej koncentrácii, t.j. proti osmotickému gradientu sa potom dve molekuly ATP vynaložia na odstránenie každého iónu vápnika. Koncentrácia vápenatých iónov v sarkoplazme rýchlo klesá na počiatočnú úroveň. Proteíny opäť nadobúdajú konformáciu charakteristickú pre pokojový stav.