3.10.4 – Az izom-összehúzódás molekuláris alapjai – Die molekularen Grundlagen der Kontraktion
1. Az izom-összehúzódás lényege, hogy a vékony és vastag filamentumok egymáson elcsúsznak. – Der Kern der Muskelkontraktion besteht darin, dass die dünnen und dicken Filamente aneinander entlanggleiten.
2. Ezt a folyamatot csúszó filamentum elméletnek nevezzük. – Diesen Vorgang nennen wir Gleitfilamenttheorie.
3. Fontos, hogy közben sem az aktin, sem a miozin fonalai nem rövidülnek meg. – Wichtig ist, dass dabei weder die Fäden des Aktins noch die des Myosins kürzer werden.
4. A filamentumok csupán elmozdulnak egymáshoz képest, és így a szarkomer rövidül meg. – Die Filamente verschieben sich lediglich gegeneinander, und so verkürzt sich das Sarkomer.
5. A vastag filamentumot alkotó miozinmolekulának két feje van, amely oldalra áll ki. – Das Myosinmolekül, das das dicke Filament bildet, besitzt zwei Köpfe, die zur Seite abstehen.
6. Ezek a miozinfejek képesek megkapaszkodni a vékony filamentum aktinfonalán. – Diese Myosinköpfe können sich am Aktinfaden des dünnen Filaments festhalten.
7. A miozinfej és az aktin közötti ideiglenes kapcsolatot kereszthídnak nevezzük. – Die vorübergehende Verbindung zwischen Myosinkopf und Aktin nennen wir Querbrücke.
8. Nyugalomban azonban az aktin kötőhelyeit két fehérje takarja el. – In Ruhe werden die Bindungsstellen des Aktins jedoch von zwei Proteinen verdeckt.
9. A vékony filamentumon egy hosszú, fonalszerű fehérje, a tropomiozin fut végig. – Am dünnen Filament verläuft ein langes, fadenförmiges Protein, das Tropomyosin.
10. A tropomiozin nyugalmi helyzetben eltakarja azokat a pontokat, ahová a miozinfej kötődne. – Das Tropomyosin verdeckt in Ruhestellung jene Punkte, an die der Myosinkopf binden würde.
11. A tropomiozin helyzetét egy másik fehérje, a troponin rögzíti és szabályozza. – Die Position des Tropomyosins legt ein weiteres Protein, das Troponin, fest und steuert sie.
12. Így nyugalomban a miozin nem tud kapcsolódni az aktinhoz, és az izom ellazult marad. – So kann sich das Myosin in Ruhe nicht mit dem Aktin verbinden, und der Muskel bleibt entspannt.
13. Az összehúzódás elindításához az idegrostról érkező ingerület, egy akciós potenciál szükséges. – Zum Auslösen der Kontraktion ist die vom Nerv eintreffende Erregung, ein Aktionspotential, nötig.
14. Az akciós potenciál a szarkolemmán és a T-tubulusokon át a sejt mélyébe terjed. – Das Aktionspotential breitet sich über das Sarkolemm und die T-Tubuli in die Tiefe der Zelle aus.
15. Az inger hatására a szarkoplazmatikus retikulum hirtelen nagy mennyiségű kalciumiont bocsát ki. – Auf den Reiz hin gibt das sarkoplasmatische Retikulum plötzlich eine große Menge Kalziumionen frei.
16. Az elektromos jel és a mechanikai válasz összekapcsolódását elektromechanikai csatolásnak nevezzük. – Die Verkopplung des elektrischen Signals mit der mechanischen Antwort nennen wir elektromechanische Kopplung.
17. A kiszabaduló kalciumionok a troponinhoz kötődnek, és megváltoztatják annak alakját. – Die freigesetzten Kalziumionen binden an das Troponin und verändern dessen Form.
18. A troponin alakváltozása elmozdítja a tropomiozint az aktin kötőhelyeiről. – Die Formänderung des Troponins verschiebt das Tropomyosin von den Bindungsstellen des Aktins.
19. A szabaddá vált kötőhelyeken a miozinfej azonnal megkapaszkodik, és létrejön a kereszthíd. – An den frei gewordenen Bindungsstellen hält sich der Myosinkopf sofort fest, und die Querbrücke entsteht.
20. Ezután a miozinfej billenő mozgást végez, és maga felé húzza a vékony filamentumot. – Anschließend führt der Myosinkopf eine Kippbewegung aus und zieht das dünne Filament zu sich heran.
21. Ezt az erőt kifejtő billenést munkalöketnek nevezzük, amely a szarkomert rövidíti. – Diese kraftausübende Kippung nennen wir Kraftschlag, der das Sarkomer verkürzt.
22. A munkalöket után a miozinfej szorosan az aktinhoz tapad. – Nach dem Kraftschlag haftet der Myosinkopf fest am Aktin.
23. A kapcsolat oldásához egy ATP-molekulának kell a miozinfejhez kötődnie. – Zum Lösen der Verbindung muss ein ATP-Molekül an den Myosinkopf binden.
24. Az ATP megkötése után a miozinfej elengedi az aktint. – Nach der Bindung des ATP lässt der Myosinkopf das Aktin los.
25. A miozinfej ezután lebontja az ATP-t, és ennek energiájával újra „felhúzott” állapotba kerül. – Der Myosinkopf spaltet danach das ATP und gelangt mit dessen Energie erneut in einen „gespannten“ Zustand.
26. A felhúzott miozinfej készen áll arra, hogy egy új kötőhelyen ismét megkapaszkodjon. – Der gespannte Myosinkopf ist bereit, sich an einer neuen Bindungsstelle wieder festzuhalten.
27. A megkapaszkodás, billenés, elengedés és felhúzás lépései alkotják a kereszthíd-ciklust. – Die Schritte Festhalten, Kippen, Loslassen und Spannen bilden den Querbrückenzyklus.
28. Ez a ciklus mindaddig ismétlődik, amíg kalcium és ATP is elegendő mennyiségben áll rendelkezésre. – Dieser Zyklus wiederholt sich so lange, wie sowohl Kalzium als auch ATP in ausreichender Menge zur Verfügung stehen.
29. Egyetlen összehúzódás alatt a miozinfejek sokszor egymás után végigfutnak a cikluson. – Während einer einzigen Kontraktion durchlaufen die Myosinköpfe den Zyklus viele Male nacheinander.
30. Az ingerület megszűntével a kalciumionokat egy pumpa visszaszállítja a szarkoplazmatikus retikulumba. – Mit dem Ende der Erregung befördert eine Pumpe die Kalziumionen zurück in das sarkoplasmatische Retikulum.
31. A kalcium eltűnésével a tropomiozin visszacsúszik, és ismét eltakarja a kötőhelyeket. – Mit dem Verschwinden des Kalziums gleitet das Tropomyosin zurück und verdeckt die Bindungsstellen erneut.
32. Ekkor a kereszthidak felbomlanak, és az izom ellazul. – Dann lösen sich die Querbrücken auf, und der Muskel entspannt sich.
33. Az izom ellazulásához tehát éppúgy energiára van szükség, mint az összehúzódásához. – Für die Erschlaffung des Muskels ist also ebenso Energie nötig wie für seine Kontraktion.
34. Ha a halál után megszűnik az ATP-termelés, a kereszthidak nem oldódnak, és beáll a hullamerevség. – Wenn nach dem Tod die ATP-Produktion aufhört, lösen sich die Querbrücken nicht mehr, und die Totenstarre tritt ein.
35. A kereszthíd-ciklus tehát a három izomtípus összehúzódásának közös molekuláris alapja. – Der Querbrückenzyklus ist somit die gemeinsame molekulare Grundlage der Kontraktion aller drei Muskeltypen.
(aufklappen)magyar
1. Az izom-összehúzódás lényege, hogy a vékony és vastag filamentumok egymáson elcsúsznak.
2. Ezt a folyamatot csúszó filamentum elméletnek nevezzük.
3. Fontos, hogy közben sem az aktin, sem a miozin fonalai nem rövidülnek meg.
4. A filamentumok csupán elmozdulnak egymáshoz képest, és így a szarkomer rövidül meg.
5. A vastag filamentumot alkotó miozinmolekulának két feje van, amely oldalra áll ki.
6. Ezek a miozinfejek képesek megkapaszkodni a vékony filamentum aktinfonalán.
7. A miozinfej és az aktin közötti ideiglenes kapcsolatot kereszthídnak nevezzük.
8. Nyugalomban azonban az aktin kötőhelyeit két fehérje takarja el.
9. A vékony filamentumon egy hosszú, fonalszerű fehérje, a tropomiozin fut végig.
10. A tropomiozin nyugalmi helyzetben eltakarja azokat a pontokat, ahová a miozinfej kötődne.
11. A tropomiozin helyzetét egy másik fehérje, a troponin rögzíti és szabályozza.
12. Így nyugalomban a miozin nem tud kapcsolódni az aktinhoz, és az izom ellazult marad.
13. Az összehúzódás elindításához az idegrostról érkező ingerület, egy akciós potenciál szükséges.
14. Az akciós potenciál a szarkolemmán és a T-tubulusokon át a sejt mélyébe terjed.
15. Az inger hatására a szarkoplazmatikus retikulum hirtelen nagy mennyiségű kalciumiont bocsát ki.
16. Az elektromos jel és a mechanikai válasz összekapcsolódását elektromechanikai csatolásnak nevezzük.
17. A kiszabaduló kalciumionok a troponinhoz kötődnek, és megváltoztatják annak alakját.
18. A troponin alakváltozása elmozdítja a tropomiozint az aktin kötőhelyeiről.
19. A szabaddá vált kötőhelyeken a miozinfej azonnal megkapaszkodik, és létrejön a kereszthíd.
20. Ezután a miozinfej billenő mozgást végez, és maga felé húzza a vékony filamentumot.
21. Ezt az erőt kifejtő billenést munkalöketnek nevezzük, amely a szarkomert rövidíti.
22. A munkalöket után a miozinfej szorosan az aktinhoz tapad.
23. A kapcsolat oldásához egy ATP-molekulának kell a miozinfejhez kötődnie.
24. Az ATP megkötése után a miozinfej elengedi az aktint.
25. A miozinfej ezután lebontja az ATP-t, és ennek energiájával újra „felhúzott” állapotba kerül.
26. A felhúzott miozinfej készen áll arra, hogy egy új kötőhelyen ismét megkapaszkodjon.
27. A megkapaszkodás, billenés, elengedés és felhúzás lépései alkotják a kereszthíd-ciklust.
28. Ez a ciklus mindaddig ismétlődik, amíg kalcium és ATP is elegendő mennyiségben áll rendelkezésre.
29. Egyetlen összehúzódás alatt a miozinfejek sokszor egymás után végigfutnak a cikluson.
30. Az ingerület megszűntével a kalciumionokat egy pumpa visszaszállítja a szarkoplazmatikus retikulumba.
31. A kalcium eltűnésével a tropomiozin visszacsúszik, és ismét eltakarja a kötőhelyeket.
32. Ekkor a kereszthidak felbomlanak, és az izom ellazul.
33. Az izom ellazulásához tehát éppúgy energiára van szükség, mint az összehúzódásához.
34. Ha a halál után megszűnik az ATP-termelés, a kereszthidak nem oldódnak, és beáll a hullamerevség.
35. A kereszthíd-ciklus tehát a három izomtípus összehúzódásának közös molekuláris alapja.
(aufklappen)német
1. Der Kern der Muskelkontraktion besteht darin, dass die dünnen und dicken Filamente aneinander entlanggleiten.
2. Diesen Vorgang nennen wir Gleitfilamenttheorie.
3. Wichtig ist, dass dabei weder die Fäden des Aktins noch die des Myosins kürzer werden.
4. Die Filamente verschieben sich lediglich gegeneinander, und so verkürzt sich das Sarkomer.
5. Das Myosinmolekül, das das dicke Filament bildet, besitzt zwei Köpfe, die zur Seite abstehen.
6. Diese Myosinköpfe können sich am Aktinfaden des dünnen Filaments festhalten.
7. Die vorübergehende Verbindung zwischen Myosinkopf und Aktin nennen wir Querbrücke.
8. In Ruhe werden die Bindungsstellen des Aktins jedoch von zwei Proteinen verdeckt.
9. Am dünnen Filament verläuft ein langes, fadenförmiges Protein, das Tropomyosin.
10. Das Tropomyosin verdeckt in Ruhestellung jene Punkte, an die der Myosinkopf binden würde.
11. Die Position des Tropomyosins legt ein weiteres Protein, das Troponin, fest und steuert sie.
12. So kann sich das Myosin in Ruhe nicht mit dem Aktin verbinden, und der Muskel bleibt entspannt.
13. Zum Auslösen der Kontraktion ist die vom Nerv eintreffende Erregung, ein Aktionspotential, nötig.
14. Das Aktionspotential breitet sich über das Sarkolemm und die T-Tubuli in die Tiefe der Zelle aus.
15. Auf den Reiz hin gibt das sarkoplasmatische Retikulum plötzlich eine große Menge Kalziumionen frei.
16. Die Verkopplung des elektrischen Signals mit der mechanischen Antwort nennen wir elektromechanische Kopplung.
17. Die freigesetzten Kalziumionen binden an das Troponin und verändern dessen Form.
18. Die Formänderung des Troponins verschiebt das Tropomyosin von den Bindungsstellen des Aktins.
19. An den frei gewordenen Bindungsstellen hält sich der Myosinkopf sofort fest, und die Querbrücke entsteht.
20. Anschließend führt der Myosinkopf eine Kippbewegung aus und zieht das dünne Filament zu sich heran.
21. Diese kraftausübende Kippung nennen wir Kraftschlag, der das Sarkomer verkürzt.
22. Nach dem Kraftschlag haftet der Myosinkopf fest am Aktin.
23. Zum Lösen der Verbindung muss ein ATP-Molekül an den Myosinkopf binden.
24. Nach der Bindung des ATP lässt der Myosinkopf das Aktin los.
25. Der Myosinkopf spaltet danach das ATP und gelangt mit dessen Energie erneut in einen „gespannten“ Zustand.
26. Der gespannte Myosinkopf ist bereit, sich an einer neuen Bindungsstelle wieder festzuhalten.
27. Die Schritte Festhalten, Kippen, Loslassen und Spannen bilden den Querbrückenzyklus.
28. Dieser Zyklus wiederholt sich so lange, wie sowohl Kalzium als auch ATP in ausreichender Menge zur Verfügung stehen.
29. Während einer einzigen Kontraktion durchlaufen die Myosinköpfe den Zyklus viele Male nacheinander.
30. Mit dem Ende der Erregung befördert eine Pumpe die Kalziumionen zurück in das sarkoplasmatische Retikulum.
31. Mit dem Verschwinden des Kalziums gleitet das Tropomyosin zurück und verdeckt die Bindungsstellen erneut.
32. Dann lösen sich die Querbrücken auf, und der Muskel entspannt sich.
33. Für die Erschlaffung des Muskels ist also ebenso Energie nötig wie für seine Kontraktion.
34. Wenn nach dem Tod die ATP-Produktion aufhört, lösen sich die Querbrücken nicht mehr, und die Totenstarre tritt ein.
35. Der Querbrückenzyklus ist somit die gemeinsame molekulare Grundlage der Kontraktion aller drei Muskeltypen.