Theorie der gleitenden Filamente

Die Theorie der gleitenden Filamente erklärt den Prozess der Muskelkontraktion:

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Jede Muskelzelle besteht aus vielen Eiweißketten, den Myofibrillen. Diese bestehen wiederum aus kleinen Untereinheiten, den Sarkomeren. Bei einer Muskelkontraktion verkürzen sich die Sarkomere und damit zieht sich auch die Muskelfaser zusammen.

Ein Sarkomer besteht aus den dicken Myosinfilamenten, rechts und links umgeben von den dünnen Aktinfilamenten.

Ein Aktinfilament besteht aus verflochtenem Aktin und Tropomyosin. Diese Kette ist alle 40 nm mit einem hemmenden Troponinmolekül besetzt.

Ein Myosinfilament sieht aus wie ein Golfschläger mit zwei Köpfen (Myosinhals und Myosinkopf). Bei Erregung der Muskelzelle strömt Kalzium aus dem sarkoplasmatischen Retikulum in die Sarkomere und bindet sich mit dem Troponin. Damit wird das durch das Troponin gehemmte Aktin frei und kann sich mit dem Myosinköpfchen binden. Das Kalzium aktiviert das Enzym ATPase, welches beginnt ATP zu zerlegen und somit Energie zur Kontraktion bereitzustellen.

Die Myosinköpfchen führen Kippbewegungen durch und ziehen somit die Aktinfilamente Richtung H-Bande (siehe Sarkomeraufbau). Das Sarkomer verkürzt sich. Ein Molekül ATP wird hydrolysiert, um das Myosinköpfchen wieder vom Actin zu lösen. Dieser Vorgang findet gleichzeitig in der ganzen Muskelzelle statt und durch die Myofibrillenverkürzungen kommt es zur Gesamtverkürzung der Muskelfasern und des Muskels.