Механизм мышечного сокращения

Мышечная клетка называется мышечным волокном. Её размеры: длина 1 — 40 мм, диаметр 0,1мм. Имеет заострённые концы. Внутри ее находится сократительный аппарат — миофибриллы, обилие митохондрий, система продольных трубочек — саркоплазматическая сеть и Т-система. Клетка многоядерная. Т-система — это впячивания мембраны, выполняющие функцию передачи нервного импульса с мембраны в глубину к миофибрилле. Саркоплазматическая сеть имеет вид ампул или цистерн, содержащих ионы кальция и анастамозов между ними. Функциональной единицей миофибриллы является саркомер. Саркомеры расположены последовательно и отделяются друг от друга Z пластинками. Сократительными белками являются актин и миозин. Свойства сократительных и регуляторных белков 1. Миозин — основа толстых нитей. Молекула миозина имеет вытянутую часть, состоящую из двух спиралей, накрученных одна на другую. Каждая спираль имеет на одном конце глобулярную головку и называется тяжёлой цепью. Возле головок спиралей располагается по 2 лёгких цепи. Функции миозина: ▪структурная — около 400 молекул миозина соединяются между собой «хвост» в «хвост» и образуют толстую нить; ▪каталитическая — головка миозина способна расщеплять АТФ; ▪контактная — соединяется с актином своими головками, которые в таком случае называются «поперечные мостики». 2. Актин — белок тонких нитей. Форма молекул — шаровидная. Молекулы G-актина соединяются между собой и образуют F-актин (фибриллярный) в виде двойной спирали.   3. Тропомиозин — также белок тонких нитей. Состоит из двух α-спиралей в форме палочки. Располагается в бороздках, идущих вдоль обеих сторон актина. Каждая его молекула лежит на 7 молекулах актина. 4. Тропонин — ещё один белок тонких нитей. Состоит из 3 субъединиц: С — для связывания с ионами кальция; I — ингибиторная, которая блокирует преждевременное соединение головок миозина с актином; Т — для связывания с тропомиозином.     Белки саркоплазмы. К ним относятся миоглобин, ферменты гликолиза, тканевого дыхания, кальмодулин и кальсеквестрин, способные обратимо связываться с ионами кальция. Белки стромы. Это коллаген и эластин. Мышцы, помимо белков, содержат небелковые азотистые соединения — АТФ, КФ (креатинфосфат), фосфолипиды, глутамат, глутамин, карнозин и анзерин (два последних способны увеличивать амплитуду мышечного сокращения); безазотистые соединения — гликоген, лактат, пируват, нейтральные жиры, холестерол. Остальная масса — Н2О.
Нервно – мышечный синапс. 1 При произвольной внутренней команде сокращение скелетной мышцы начинается через 0,05 с (50мс). За это время моторная команда передается от коры к мотонейронам и к мышце. 2 Переход через нервно – мышечный синапс происходит за 0,5 мс с помощью медиатора. Медиатором является ацетилхолин. 3 В покоящемся синапсе постоянно выделяется небольшое количество медиатора, который достигая постсинаптической мембраны вызывает миниатюрные потенциалы в пределах 5 -10мв. Такие потенциалы поддерживают возбудимость мембраны. 4 При достижении ПД пресинаптической мембраны, медиатор выделяется в синаптическую щель и взаимодействует с холинорецепторами постсинаптической мембраны. 5 Рецепторы представляют собой белковые молекулы, расположенные вокруг ионного канала. 6 Канал открывается и начинает пропускать ионы натрия и калия. Действие ацетилхолина кратковременно, после чего он разрушается ацетилхолинэстеразой на уксусную кислоту и холин. 7 На постсинаптической мембране возникают локальные ответы. Окончание аксона как бы вдавлено в волокно и на концах пластинки ЛО суммируются и возникает ПД, который называется потенциалом концевой пластинки.
 

 

 

 

Сокращение мышцы. 1 Латентный или скрытый период. На мембране возник потенциал действия. Он распространяется по Т-системе. Из саркоплазматической сети выходят иона Са. Ионы смещают тропонин-тропомиозиновый комплекс и открывают активные центры на актиновых нитях. Миозиновые головки смещаются с активными центрами.  
 

 

 


2. Период укорочения. Происходит скольжение актиновых нитей относительно миозиновых. Его длительность 50 мс.

3. Период расслабления. Са засасывается обратно в саркоплазматическую сеть. 

Тропонин-тропомиозиновый комплекс закрывает активные центры, нити скользят в обратном направлении и мышечное волокно расслабляется. Его длительность 70 мс.

 

 

Изменение возбудимости мембраны во время сокращения. Мышца невозбудима в период абсолютной рефрактерности. Этот период совпадает с латентным периодом. Все остальное время одиночного мышечного сокращения возбудимость остается на нормальном уровне, а значит, мышца может ответить на раздражение в течение всего времени одиночного сокращения. Если интервалы между нервными импульсами короче, чем длительность одиночного сокращения, то возникает явление суперпозиции – наложение механических эффектов друг на друга и наблюдается сложная форма сокращения – тетанус. Он может быть гладким и зубчатым. Гладкий тетанус – нормальное рабочее состояние скелетных мышц обусловливается поступлением из ЦНС нервных импульсов с частотой 40-50 в 1с. Зубчатый тетанус возникает при частоте нервных импульсов до 30 в 1с. Если мышца получает 10-20 нервных импульсов в 1с, то она находится в состоянии мышечного тонуса, т.е. умеренной степени напряжения.    

 


Двигательные единицы

1 Двигательная единица— это конечный путь, по которому центральная нервная система контролирует произвольную активность мышцы. 2 Двигательная единица включает все мышечные волокна, иннервируемые одним мотонейроном. Любое мышечное волокно в норме получает нервное обеспечение только из одного мотонейрона. 3 Мотонейрон определяет волокнистый тип всех мышечных волокон, которые он обеспечивает. 4 В мышцах конечностей одна двигательная единица обеспечивает от 300 до 1500 мышечных волокон. 5 Чем меньше число волокон, которые контролируются индивидуальными мотонейронами мышц (более мелкие двигательные единицы), тем лучше двигательный контроль в этой мышце. Большие двигательные единицы образованы крупными мотонейронами, которые имеют толстые аксоны, множество концевых разветвлений, низкую возбудимость и генерируют высокую частоту нервных импульсов (20-50 имп. в секунду). Имеют высокую скорость проведения возбуждения. Они включаются в работу лишь при высоких нагрузках на мышцу. Мелкие двигательные единицы имеют мотонейроны небольших размеров, тонкие и медленно проводящие аксоны, малое число мышечных волокон. Они легко возбудимы и включаются в работу при незначительных мышечных усилиях.
Медленные мышечные волокна (МВ) 1 В них находится значительно больше миоглобина, что придает им красный цвет. 2 Скорость их сокращения в 2-3 раза ниже, чем у быстрых. 3 Миоглобин в мышцах связывает кислород, который используется при недостаточном им обеспечении во время мышечной работы. Саркоплазматический ретикулум, в котором находятся ионы кальция, развит слабее, чем в быстрых волокнах. 4 В медленных волокнах значительно больше митохондрий, в которых происходит окисление энергетического субстрата. 5 Источником АТФ являются преимущественно аэробные окислительные процессы, происходящие в митохондриях. 6 МВ находятся в более тесном контакте с капиллярами. На одном МВ находится несколько концевых пластинок. Скорость расслабления МВ примерно в 100 раз ниже, чем у быстрых. Быстрые мышечные волокна 1 Содержат большие запасы гликогена и являются белыми волокнами. 2 Для их сокращения требуется 50 мс. 3 Это обусловлено тем, что мембрана быстрых мышечных волокон возбудима и саркоплазматический ретикулум более развит, поэтому возбуждение мышечного волокна происходит быстрее. 4 Содержание митохондрий меньше, чем в медленных волокнах.  5 Источником АТФ является анаробный гликолитический процесс. В двигательной единице содержится 300-800 мышечных волокон.

 

 

Функции поперечно-полосатых мышц: 1) двигательная (динамическая и статическая); 2) обеспечения дыхания; 3) мимическая; 4) рецепторная; 5) депонирующая; 6) терморегуляторная. Функции гладких мышц: 1) поддержание давления в полых органах; 2) регуляция давления в кровеносных сосудах; 3) опорожнение полых органов и продвижение их содержимого.

 


Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:  



double arrow
Сейчас читают про: