問題
筋収縮の過程においてエネルギーを必要とするのはどれか。
- 筋細胞による活動電位発生
- 筋細胞内でのカルシウムイオン放出
- ミオシン頭部とアクチンの結合
- ミオシン頭部の運動
解答: 4（ミオシン頭部の運動）
解説
- 誤り。活動電位の発生はNa⁺チャネルやK⁺チャネルの開閉による受動的なイオン移動であり、直接的なATP消費は不要である。ただし長期的にはNa⁺-K⁺ポンプによるイオン濃度の復元にATPが消費される。
- 誤り。筋小胞体からのCa²⁺放出はリアノジン受容体の開口による濃度勾配に従った受動輸送であり、ATPは不要である。
- 誤り。ミオシン頭部とアクチンの結合自体はタンパク質間の化学的親和力に基づく自発的な反応であり、ATPを必要としない。むしろATPがミオシン頭部に結合すると解離が起こる。
- 正しい。ミオシン頭部の運動（クロスブリッジサイクル）にはATPのエネルギーが必要である。ATPがミオシン頭部に結合するとアクチンから解離し、ATPの加水分解（ATP→ADP＋Pi）によりミオシン頭部がコック位置に復帰して次の結合・パワーストロークに備える。問題780、790と同テーマであり、最頻出の知識である。
ポイント
筋収縮過程でATPを消費するのはミオシン頭部の運動であり、活動電位発生・Ca²⁺放出・アクチン-ミオシン結合自体はATP不要であることが最重要である。
- 覚え方のコツ: 「電気（活動電位）も化学反応（Ca²⁺放出・トロポニン結合）もATP不要」「力仕事（ミオシン頭部の運動）だけがATP必要」と覚える。
- 関連知識: Na⁺-K⁺ポンプ（Na⁺-K⁺-ATPase）は活動電位後のイオン濃度復元にATPを使うが、これは活動電位「発生」そのものへのATP消費ではない。この違いを理解しておく。
- よくある間違い: 「結合にATPが必要」と考えるケース。実際にはアクチン-ミオシン「結合」はATP不要で自発的に起こり、「解離」にATPが必要である。
- 教科書では「a.筋収縮のエネルギー代謝」の範囲に該当する。
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