Mehanizem krčenja mišic. Funkcije in lastnosti skeletnih mišic

Krčenje mišic je kompleksen proces, sestavljen iz več stopenj. Glavne sestavine so miozin, aktin, troponin, tropomiosin in aktomiozin, pa tudi kalcijevi ioni in spojine, ki zagotavljajo mišično energijo. Razmislite o vrstah in mehanizmih krčenja mišic. Študirali bomo, iz katerih faz so sestavljeni in je potrebno za ciklični proces.

Mišice

Mišice so združene v skupine, ki imajo enak mehanizem krčenja mišic. Pod istim znakom so razdeljeni na tri vrste:

• strižene mišice telesa;
• strižne mišice atrijskih in srčnih prekatov;
• gladke mišice organov, posod in kože.

Prečne strižene mišice vstopajo v mišično-skeletni sistem, ki je del njega, pa tudi kite, vezi in kosti. Ko se izvaja mehanizem krčenja mišic, se izvedejo naslednje naloge in funkcije:

• telo se premika;
• deli telesa se med seboj premikajo;
• telo je podprto v vesolju;
• nastaja toplota;
• Korteks se aktivira z aferentacijo iz receptivnih mišičnih polj.

Iz gladkih mišic sestavljajo:

• motorni aparat notranjih organov, ki vključuje bronhialno drevo, pljuča in prebavila;
• limfni in cirkulacijski sistem;
• sistem genito-urinarnih organov.

Fiziološke lastnosti

Tako kot vsi vretenčarji ima človeško telo tri najpomembnejše lastnosti skeletnih mišičnih vlaken:

• kontraktilnost - zmanjšanje in sprememba napetosti pri vzbujanju;
• prevodnost - gibanje potenciala vzdolž celotnega vlakna;
• razburljivost - odziv na dražljaje s spremembo membranskega potenciala in ionske prepustnosti.

Mišice so navdušene in začnejo sklepati živčni impulzi, iz centrov. Toda v umetnih razmerah jih uporabljajo elektrostimulacija. Mišice potem je lahko neposredno razdražena (neposredno draženje) ali skozi živec, ki inervira mišico (posredno draženje).

Vrste okrajšav

Mehanizem krčenja mišic vključuje preoblikovanje kemične energije v mehansko delo. Ta postopek je mogoče meriti z eksperimentiranjem z žabico: njegova gastrocnemiusova mišica je obremenjena z majhno težo in nato razdražena z lahkimi električnimi pulzami. Krčenje, v katerem mišica postane krajša, se imenuje izotonična. Z izometričnim krčenjem ni skrajšanja. Tendoni ne omogočajo razvoja mišična moč skrajšajte. Drug auxotonski mehanizem krčenja mišic prevzame pogoje intenzivnega bremena, ko se mišica skrajša na minimalen način in sila razvije maksimum.

Struktura in inervacija skeletnih mišic

V prečnih prerezanih skeletnih mišicah obstaja veliko vlaken, ki so v vezivnem tkivu in pritrjeni na kite. V nekaterih mišicah so vlakna vzporedna z dolzno osjo, medtem ko so v drugih mišicah poševna, pritrjena na srednjo tetivno tetivo in na pernato vrsto.

Glavna značilnost vlakna je sarkoplazma mase tankih niti - miofibrilov. Vključujejo lahka in temna območja, ki se izmenjujejo druga z drugo, sosednja prečno vlakna pa so na isti ravni - na prečnem prerezu. Zaradi tega se pridobi prečni trak čez celotno mišično vlakno.

Sarkomer je kompleks temnih in dveh svetlobnih diskov, ki ga razmejujejo Z-oblike. Sarcomery je mišični aparat. Izkazalo se je, da mišice za sklepanje mišic sestavljajo:

• (miofibrilni sistem);
• trofični aparat z mitohondriji, kompleks Golgi in šibek endoplazemski retikulum;
• membranski aparat;
• podporni aparat;
• živčni aparat.

Mišično vlakno je razdeljeno na 5 delov s svojimi strukturami in funkcijami ter je sestavni del mišičnega tkiva.

Innervation

Ta proces v prečno strižnih mišičnih vlaknih poteka preko živčnih vlaken, in sicer aksonov motoneuronov hrbtenjače in glavnega trupa. En motoneuron innervira več mišičnih vlaken. Kompleks z motoneuronom in inerviramo mišicnimi vlakni se imenuje neuromotor (NME), ali motorna enota (DE). Povprečno število vlaken, ki inervira en motoneuron, označuje količino mišične mase DE, recipročna vrednost pa se imenuje gostota inervacije. Slednje je veliko v tistih mišicah, kjer so premiki majhni in "tanki" (oči, prsti, jezik). Njegova majhna vrednost bo, nasprotno, v mišicah s "grobimi" gibi (npr. Prtljažnik).

Innervation je lahko enojna in večkratna. V prvem primeru se izvede s kompaktnimi zaključki motorja. Ponavadi je to tipično za velike motoneurone. Mišična vlakna (v tem primeru imenovana fizična ali hitra) ustvarjajo PD (akcijski potenciali), ki se jim prenašajo.

Večkratna inervacija nastopi, na primer, v mišicah zunanjega očesa. Tukaj se ne ustvari akcijski potencial, ker v membrani ni elektroizpustnih natrijevih kanalov. Depolarizirajo se po vlaknatih iz sinaptičnih končnic. To je potrebno za aktiviranje mehanizma krčenja mišic. Postopek tukaj se ne zgodi tako hitro kot v prvem primeru. Zato se imenuje počasno.

Struktura miofibril

Študije mišičnih vlaken se zdaj izvajajo na podlagi analize rentgenske difrakcije, elektronske mikroskopije in histokemijskih metod.

Izračuna se, da približno 2500 protofibrilov, t.j., podaljšanih polimeriziranih proteinskih molekul (aktin in miozin) vstopita v vsakega miofibrila s premerom 1 μm. Protofibril Actina sta dvakrat tanjši od miozina. V mirovanju so te mišice nameščene tako, da filamenti aktina prodirajo v reže med miozinskim protofibrilom s svojimi nasveti.

Ozek svetel pas v disku A je brez aktinih filamentov. Membrana Z jih drži skupaj.

Na miozinskih filamentih so prečne izbokline dolge do 20 nm, v glavah katerih je okoli 150 molekul miozina. Odhajajo biopolarno in vsaka glava povezuje miozin z aktinskim žarilno nitko. Ko se na osnovi filamentov miozina napajajo aktin centri, se aktinova žarnica približuje središču sarkomera. Na koncu miozinske filamente segajo do črte Z. Nato zasedejo celoten sarkomer in aktinične filamente ležijo med njimi. V tem primeru se trak diska I skrajša in na koncu popolnoma izgine, skupaj s katerim postane Z-linija debelejša.

Tako je po teoriji drsnih niti razložena dolžina mišičnega vlakna. Teorijo, imenovano zobato kolo, so razvili Huxley in Hanson sredi dvajsetega stoletja.

Mehanizem krčenja vlaken v mišicah

Glavna stvar v teoriji je, da se niti (miozin in aktin) skrajšajo. Njihova dolžina ostane nespremenjena, tudi ko se mišice raztegnejo. Toda snopi tankih filamentov, zdrsa, pridejo med debele niti, stopnja njihovega prekrivanja pa se zmanjša, zato pride do krčenja.

Molekularni mehanizem krčenja mišic z drsnimi aktinskimi filamenti je naslednji. Glavoboli miozina povezujejo protofibril z aktinom. Ko so nagnjeni, pride do zdrsa, premikanje aktinskega filamenta proti središču sarkomera. Zaradi bipolarne organizacije molekul miozina na obeh straneh filamentov so ustvarjene razmere, da se aktinasti filamenti drsijo v različnih smereh.

Z mišično sprostitvijo glava miozina odstopa od aktinih filamentov. Zaradi lahke drsenja sproščene mišice raztezanja upirajo veliko manj. Zato se pasivno podaljšujejo.

Faze zmanjšanja

Mehanizem krčenja mišic lahko na kratko razdelimo na naslednje faze:

1. Mišična vlakna se spodbujajo, ko akcijski potencial prihaja iz motoneuronov iz sinapse.
2. Akcijski potencial nastaja na membrani mišičnega vlakna in se nato širi v miofibrile.
3. Izvaja se elektromehanska konjugacija, ki je pretvorba električnega PD v mehansko drsenje. Pri tem so nujno vključeni kalcijevi ioni.

Kalcijev ioni

Za boljše razumevanje procesa aktivacije vlaken s kalcijevimi ioni je primerno razmisliti o strukturi aktinskega filamenta. Njegova dolžina je 1 μm, debelina je od 5 do 7 nm. To je par sukanih niti, ki spominjajo na aktin monomer. Približno vsakih 40 nm so sferične troponinske molekule in med verigami - tropomyosin.

Ko so odsotni kalcijevi ioni, to pomeni, da se miofibrile sprostijo, dolge molekule tropomyozina blokirajo pritrditev aktinskih verig in miozinskih mostov. Toda z aktiviranjem kalcijevih ionov se molekule tropomyozina spustijo globlje, strani pa se odprejo.

Potem se miozinski mostovi pritrdijo na nitke aktina, ATP pa se razcepi in se razvije mišična moč. To je mogoče zaradi delovanja kalcija na troponinu. V tem primeru je molekula slednjega deformirana, s čimer potiska tropomiozin.

Ko je mišica sproščena, 1 gram mokre teže vsebuje več kot 1 μmol kalcija. Soli kalcija so izolirane in so v posebnih trgovinah. V nasprotnem primeru bi se mišice ves čas zmanjševale.

Shranjevanje kalcija poteka na naslednji način. V različnih delih membrane imajo mišične celice znotraj vlakna cevi, skozi katere je spojina povezana z okoljem zunaj celic. To je sistem prečnih tubusov. Pravokotno na to je sistem vzdolžnih, na koncih katerih - mehurčki (terminalni rezervoarji), ki se nahajajo v neposredni bližini membran v prečnem sistemu. Skupaj dobimo triado. V mehurčkih je skladiščen kalcij.

Tako se PD razširi v celico in pride do elektromehanske konjugacije. Razburjenje prodre v vlakno, preide v vzdolžni sistem, sprosti kalcij. Tako se uresničuje mehanizem krčenja mišičnih vlaken.

3 procesov s ATP

V interakciji obeh pramenov v prisotnosti kalcijevih ionov igra ATP pomembno vlogo. Ko se uresniči mehanizem krčenja mišic okostne mišice, se energija ATP uporablja za:

• Delo natrijevega in kalijevega črpalka, ki ohranja konstantno koncentracijo ionov;
• te snovi na različnih straneh membrane;
• zdrsne niti, skrajšanje miofibril;
• delo kalcijeve črpalke, ki deluje, da se sprostite.

ATP se nahaja v celični membrani, miozinskih filamentih in membranah retikuluma sarkoplazme. Encim se cepi in uporablja miozin.

Potrošnja ATP

Znano je, da glave miozina sodelujejo z aktinom in vsebujejo elemente za cepitev ATP. Slednje aktivirajo aktin in miozin v prisotnosti magnezijevih ionov. Zato se cepitev encima pojavi, ko je glava miozina pritrjena na aktin. V tem primeru so bolj prečni mostovi, hitrejši bo stopnja razcepitve.

Mehanizem ATP

Po zaključku gibanja molekula AFT zagotavlja energijo za ločevanje miozina in aktina, vključenega v reakcijo. Glave miozina so ločene, ATP se cepi na fosfat in ADP. Na koncu je priključena nova ATP molekula in cikel se nadaljuje. To je mehanizem krčenja mišic in sprostitve na molekularni ravni.

Dejavnost prečnih mostov se bo nadaljevala šele, dokler se pojavi hidroliza ATP. Ko je encim blokiran, se mostovi ne bodo ponovno pritrdili.

Z nastopom smrti telesa padeta raven ATP v celicah in ostanejo mostovi stabilno pritrjene na filamento aktina. To je stopnja rigor mortis.

Ponovna oživitev ATP

Resynthesis se lahko realizira na dva načina.

S encimskim prenosom iz kreatin fosfata fosfatne skupine v ADP. Ker so rezerve v celici kreatin fosfata veliko večje od ATP, se resinteza uresničuje zelo hitro. Istočasno bo s pomočjo oksidacije piruvičnih in mlečnih kislin resinteza počasna.

ATP in CF lahko v celoti izginejo, če je resinteza motena zaradi strupov. Potem kalcijeva črpalka preneha delovati, zaradi česar bo mišica nepovratno sklenila (to pomeni, da bo prišlo do sklenitve pogodbe). Tako se poruši mehanizem krčenja mišic.

Fiziologija procesa

Če povzamemo prej omenjeno, ugotavljamo, da zmanjšanje mišičnih vlaken vsebuje skrajšanje miofibril v vsakem od sarkomerov. Niti miozina (debela) in aktina (tanka) sta povezani s konci v sproščenem stanju. Ampak začnejo drsne gibe proti drugemu, ko se uresniči mehanizem krčenja mišic. Fiziologija (na kratko) pojasnjuje postopek, ko se pod vplivom miozina sprosti potrebna energija za pretvorbo ATP v ADP. Tako bo miozinska aktivnost izvedemo samo zadostno vsebnost kalcijevih ionov kopičijo v sarkoplazemskega retikuluma.