44. Muskler, energi metabolismen og kontraktion Flashcards
Beskriv kontraktion af en muskel
- Aktin fraspalter P på myosin
- Myosin skifter konformation fra 90° –> 45°
- Powerstroke, hvor aktinfilament bevæger sig langs myosinfilament og musklen kontraheres.
Efter powerstroke:
- Nyt ATP bindes til myosin –> myosinhovedet frigives fra aktinfilamentet
- Energien fra ATP bruges til at ændre konformation af myosin fra 45° –> 90°
- Samtidig bindes myosinfilamentet på et andet sted af aktinfilamentet og et nyt powerstroke kan finde sted, hvis der er Ca2+ til stede i myocytten
Hvad sker der med en muskelfiber ved fravær af nerveimpulser?
Muskelfibrene relakseres
Med andre ord, så sker en kontraktion ved hjælp af nerveimpulser
Hvorfra får en muskel energi til kontraktion?
Oplagret:
- Kreatinfosfat
- Glykogen
Begge kan omsættes anaerobt og aerobt, samt fra aerob forbrænding af glukose g dernæst fedtsyrer, der leveres fra blodbanen
Hvorfor aktiveres glykogenolyse i musklerne?
Glykogenolyse (nedbrydning af glukogen til glukosefosfat) aktiveres i musklerne som følge af akkumuleret AMP og Ca2+.
Hvorfor skal der helst forblive lidt glykogen tilbage i musklen?
Fordi fedtsyreforbrænding foregår mest effektivt, hvis der samtidig foregår aerob glykolyse
Hvornår sker forbrænding af ketonstoffer i arbejdende muskler?
Foregår efter langvarigt muskelarbejde, hvor leveren udfører glukoneogenese –> medfører stigning af ketonstoffer i blodet
Hvilken enhed er den funktionelle kontraktile enhed af en skeletmuskel?
Sarcomererne (aktin og myosin danner en sarcomer)
Beskriv myosin:
Består af 2 myosinhoveder, der hver har én fleksibel nakke region
200kDa langt:
- 2 Heavy chains: ca. 200kDa hver
- 4 Light chains: ca. 20kDa hver
Hvad forårsager rigor mortis når man er død?
Høj [Ca2+] og Lav [ATP] i muskel cytoplasma (sarcoplasma)
Det betyder at der er en stærk binding mellem myosin og aktin som danner et tæt muskelvæv.
Forklar aktin:
Består af G-aktin (globular som kan polymerisere (små glober sætter sig sammen) og blive til F-aktin.
1:3
Ét aktin filament reagerer med 3 myosin filament.
Hvilket muskelprotein regulerer interaktionen mellem aktin og myosin?
Troponin
Forklar tropomyosin
Stabiliserer og sørger for konformationsændring af F-aktin
Fibrøs protein som strækker sig langs F-aktin og som består af 7 G-aktin subunits
Funktion:
Stabiliserer F-aktin og koordinerer ændringerne omkring aktin når kontraktionen finder sted
Hvis der mangler Ca2+ fastholder tropomyosin bindingsstedet på aktin sammen med myosin –> % kontraktion
Dvs. tropomyosin lægger sig på aktin.
Forklar troponin
Modulering af aktin-myosin interaktioner
Troponin består af 3 subunits som er bundet til tropomyosin:
Tn-T:
- Tropomyosin binding site
Tn-C:
- Calcium binding site
Tn-I:
- Inhiberings subunit
Calcium bindes til Tn-C og inducerer ændring af Tn-I –> Tn-I ændrer tropomyosins placering på aktin –> Vi får blottet myosin-binding site, så aktin kan hæftes på –> aktin-myosin kontraktion
Forklar Titin
Titin kontrollerer den passive tension af en muskel.
Største protein i kroppen med mere end 34.000 aminosyrer og en længde på 3800kDa.
Indeholder et PEVK domæne som indgår i den passive spænding.
PEVK er elastisk og strækkeligt.
Forklar hvordan kontraktionen sker voluntært eller involuntært og med hvilken cofaktor for de forskellige muskeltyper:
Skeletmuskulatur:
- Depolarisation via T tubuli (transverse tubuli) via neurotransmitter: Acetylcholin
Hjertemuskulatur:
- Mere ekstracellulært Ca2+ afhængigt pga. depolarisation via SA knuden –> intercalated disks
Glat muskulatur:
- Blanding af neuralt og hormonelt via ligand-receptorer med sarcolemma, pharmacomechanical (hormonelt kan vi fremme/hæmme)
Hvordan kan en nonvoluntær muskelkontraktion i skeletmuskulaturen finde sted (kramper)
Normalt kontrollerer ‘Motor unit’ nerve:fiber så de reagerer 1:1 og vi får en synkron kontraktion.
Imbalance af elektrolytter (typisk ved væskemangel pga. muskelarbejde eller i varmt klima)
For lidt Ca2+ i cellen.
Ved for meget Ca2+ i cellen mangler der er nervesignal og vi får ingen kontraktion
Hjertets muskulatur reagerer til adrenalin, hvordan kan det være?
Hjertets cAMP-dependent protein kinase phosphorylate transport protein og Tn-I reagerer på adrenalin og giver flere kontraktioner pr. minut
Hvordan kan man øge mængden af blodet som strømmer til hjertet?
Ved Nitrogen Oxid (NO) donorer, fx amylnitrite og nitroglycerin
Hvordan kan man pumpe Ca2+ væk fra sarcoplasm?
Repolarisering kan finde sted via
Na+/Ka+ pumpen som er ATPase afhængig.
Hvad er calsequestrin?
Ca2+-bindende protein, findes i sarcoplasmatic reticulum og binder Ca2+ inde i cellen.
Sarcoplasmatisk reticulum er et specielt organel fra SER (Glat ER)
Hvordan trækker glat muskulatur sig sammen?
Ca2+ bindes til calmodulin og aktiverer Myosin-Light-Chain-Kinase (enzym) som fosforylerer myosin
Myosin fosforylering aktiverer myosin-aktin interaktion
Troponin findes IKKE i glat muskulatur
Hvad sker der hvis vi har en unormalt intracellular [Ca2+]
Lav [Ca2+]:
- Fald af cross-bridges
- Fald af muskel kontraktion
Høj [Ca2+]:
- Stigning af cross-bridges
- Stigning af voluntær muskelkontraktion
For høj [Ca2+]:
- Ingen nervesignal
- Ingen kontraktion
Hvilke 3 ATPase er nødvendig for muskelkontraktion?
Na+/Ka+ ATPase
Ca2+ ATPase
Myosin-ATPase
Hvis vi mangler nogle af disse ATPaser vil det formindske vores muskelkraft
Den intracellular [ATP] ændres ikke under træning, hvorfor?
ATP syntese dannes ved:
- Creatin-fosfat shuttlen
- Anaerobic glykolyse
- Aerob metabolisme via oxidativ fosforylering
Den energi der danner ATP er uafhængig af muskelkontraktion, blandt andet også derfor at man ikke kan forbrænde mere alkohol ved at dyrke motion, desværre.
Opskriv Creatin-fosforkinase reaktionen
Cr-P + ADP –> Cr + ATP
Opskriv Adenylate kinase reaktionen
Kaldet også Myokinase
2 ADP –>
Hvornår er fedtsyrer den mest udnyttede energikilde ved muskelarbejde og hvorfor?
Ved lav, lang intensitet kontraktioner
Fordi:
- De første 15-30 min. af motion er der et skift fra glykogenolyse og glykolyse til aerob metabolisme af fedtsyrer, muligvis pga. høj [laktat] i blodet (produceret af glykolyse)
Jo mere motion, jo mere adrenalin sørger for aktivation af lever glukoneogenese –> energi til muskler
Høj laktat i blodet –> lav pH
Jo flere mitokondrier - jo mere…
Jo flere mitokondrier - jo mere energiudbytte (længere udholdenhed)
Hvad hedder de hvide og røde muskelfibre på biokemisk?
Hvide, hurtige:
- Fast glycolytic muscle
Røde, langsomme:
- Slow oxidative fibers
Hvilken ATPase styrer niveauet af kontraktions hurtigheden?
Myosin-ATPase
Ved mange –> øge kontraktionshurtigheden
Ved få –> langsom kontraktion
Men man kan ikke træne myosin-ATPase ved styrketræning.
En bil kan køre længere hvis der er benzin i, men kan ikke køre hurtigere hvis der er benzin i.
Fordele og ulemper ved aerob muskelarbejde
Fordele:
- Øget forbrænding af fedtsyrer + glukose
- Øger oxidativ metabolisme –> øget forbrænding af fedtsyrer
- Øger mængden af mitokondrier
- Muskelfibrene vil øge deres aktivitet af citrat syntase –> producerer mere ATP –> muskler behøver mere fedtsyre oxidation og mindre anaerobic metabolisme
- Flere udtryk af GLUT-4 + Hexokinase så vi forbrænder mere glukose
Ulemper:
- Muskel træthed
- Langsommere muskelkontraktion
Hvordan kontraherer glat muskulatur?
Ca2+ binder til calmodulin –> aktiverer MLCK (Myosin Light Chain Kinase) og fosforylerer myosin –> Kontraktion
Hvad sørger for at vi får den korrekte koncentration af ioner, genetablering af intracellular Ca2+ niveau og den kontraktile process?
ATP produceret i muskler
Hvad bruger slow-oxidative muskelfibre i hvile og under arbejde?
i hvile:
- Fedtsyrer
i arbejde:
- Glykogenolyse
- Glukolyse
Hvordan kan man tage en blodprøve og finde ud af om en person har lidt af en skade på hjertet?
Øget koncentration af:
CK-MB (CreatinKinase-MB) aktivitet og [troponin] bruges som biomarkører til at bestemme om der har været en skade på hjertevæv.
Hvis der har været en skade vil [CK-MB] og [troponin] være øget
