Come si contraggono e si rilassano i muscoli?

I muscoli si contraggono e si rilassano attraverso un processo complesso che coinvolge l’interazione di diverse proteine, principalmente actina e miosina. Ecco una panoramica semplificata del processo:

1. Stimolazione :Il processo inizia quando un impulso nervoso raggiunge il muscolo, innescando il rilascio di ioni calcio (Ca2+) da strutture specializzate chiamate reticolo sarcoplasmatico.

2. Legante del calcio :Gli ioni calcio si legano a recettori specifici sulla superficie dei miofilamenti, che sono sottili filamenti costituiti da actina e altre proteine.

3. Attivazione della testa della miosina :Il legame degli ioni calcio provoca un cambiamento conformazionale nella testa della miosina, che contiene un dominio globulare noto come gruppo della testa della miosina. Questo cambiamento espone i siti di legame sulla testa della miosina, permettendole di interagire con i filamenti di actina.

4. Formazione di ponti incrociati :La testa della miosina si lega a un sito specifico sul filamento di actina, formando un ponte trasversale tra i filamenti spessi (miosina) e sottili (actina). L'ATP, la molecola energetica della cellula, si lega alla testa della miosina.

5. Colpo di potenza :L'idrolisi dell'ATP fornisce energia per il "colpo di potenza", in cui la testa della miosina subisce un cambiamento conformazionale, tirando il filamento di actina verso il centro del sarcomero (l'unità ripetitiva del muscolo). Questo movimento di scorrimento dei filamenti di actina è ciò che provoca la contrazione muscolare.

6. Distacco della miosina :Dopo il colpo di forza, la testa della miosina si stacca dal filamento di actina e ritorna alla sua conformazione originaria.

7. Relax :Il rilassamento si verifica quando gli ioni calcio vengono pompati nuovamente nel reticolo sarcoplasmatico, abbassando la concentrazione di calcio nelle fibre muscolari. Ciò fa sì che le teste di miosina si distacchino dai filamenti di actina, consentendo loro di ritornare nelle loro posizioni iniziali. La fibra muscolare si rilassa e il ciclo può ripetersi dopo aver ricevuto un nuovo impulso nervoso.

Questa sequenza di eventi, che coinvolge la formazione di ponti trasversali, i colpi di potenza e il distacco, continua fino all'arresto della contrazione muscolare. La frequenza di questi cicli determina la forza e la durata della contrazione muscolare.