Механизмът на мускулното съкращение. Функциите и свойствата на скелетните мускули

Свиването на мускулите - е сложен процес, състоящ се от няколко етапа. Основните компоненти тук са миозин, актин, тропонин, тропомиозина и актомиози-нова, и калциеви йони и съединения, които осигуряват мускулна енергия. Помислете за вида и механизмите на мускулното съкращение. Нека да учат, от който са направени и стъпки, необходими за цикличен процес.

мускули

Мускулите са обединени в групи, които имат един и същ механизъм на мускулното съкращение. По същия начин те са разделени на 3 вида:

• набраздените мускули на тялото;
• набраздените мускули на предсърдията и камерите на сърцето;
• гладкомускулните органи, кръвоносните съдове и кожата.

Набраздени мускули са част от опорно-двигателния апарат, който е част от него, защото в допълнение към тях, това включва сухожилия, връзки, кости. При изпълнението на механизма на свиването на мускулите, изпълнява следните задачи и функции:

• движения на тялото;
• части на тялото се преместват един спрямо друг;
• тялото се поддържа в пространството;
• топлина се генерира;
• кора се активира чрез аферентни на приемни областта на мускулите.

От гладката мускулатура е:

• двигателния апарат на вътрешните органи, които включват бронхиалната дървото, белите дробове и храносмилателната тръба;
• лимфната и кръвоносната системи;
• системните урогениталните органи.

физиологични свойства

Подобно на всички гръбначни в човешкото тяло има три най-важни свойства на скелетно-мускулни влакна:

• контрактилитет - намаляване и промяна на напрежението, при възбуждане;
• проводимост - капацитет движение през влакното;
• възбудимост - отговор на стимул чрез промяна на мембранния потенциал и йонна пропускливост.

Мускулите са развълнувани и започват да намаляват от нервни импулси , идващи от центъра. Но в изкуствени условия с помощта на електрическа стимулация. Мускулът може тогава да бъде раздразнена директно (директно стимулиране) или чрез мускул нерв инервиращи (косвено стимулиране).

видове разфасовки

Механизмът на мускулната контракция означава преобразуване на химическа енергия в механична работа. Този процес може да се измери експериментално с жаба: я мускулите на прасеца натоварване ниско тегло, а след това дразни electroimpulses светлина. Намаляването, в която мускулите става по-къс, наречен изотоничен. скъсяване се случва, когато изометрична контракция. Сухожилията не позволяват развитието на мускулната сила съкратен. Друг auksotonichesky механизъм на мускулното съкращение включва условията на интензивно натоварване, когато мускулите скъсява минимален начин, както и силата да достигне максимум.

Структурата и инервацията на скелетните мускули

Набраздения скелетния мускул включва различни влакна в съединителната тъкан и фиксиран към сухожилията. В някои мускулни влакна са разположени успоредно на надлъжната ос, а в други те са наклонени изглед, прикрепен към централна сухожилие tyazhu и перести тип.

Главната особеност на влакното е sarcoplasm маса от фини нишки - миофибрили. Те са светли и тъмни области редуващи се една с друга, докато съседните набраздени влакната са изравнени - в напречно сечение. Това води до напречно ивици около мускулните влакна.

Саркомера е сложен, тъмни и две леки дискове, и ограничена Z-образни линии. Саркомери - на контрактилната апарат на мускулите. Оказва се, че съкратителната мускулните влакна се състои от:

• апарат свиване (миофибрили система);
• трофичен апарат с митохондрии, Golgi комплекс и слаб ендоплазмения ретикулум ;
• устройството мембрана;
• позоваване апарат;
• нервна апарат.

Мускулните влакна е разделена на 5 части с техните структури и функции, и е неразделна част от мускулната тъкан.

инервация

Този процес в набраздени мускулни влакна реализирани от нервни влакна, а именно аксони на моторните неврони на стеблото на гръбначния мозък и мозъка. Един мотоневрони инервират няколко мускулни влакна. Комплекс с мотоневрони и инервирани мускулни влакна нарича невромоторните (НМЕ) или единица мотор (MU). Среден брой влакна, който инервира на мотоневрони, характеризира DE мускул, наречена взаимно плътност инервация. Последното е най-големият в мускулите, където малките движения и "тънък" (очи, пръстите на ръцете, езика). Стойността му е малка, а напротив, в мускулите с "груби" движение (например, торса).

Инервация може да бъде еднократно и многократно. В първия случай тя се реализира компактни моторни окончания. Това е типично за големите моторни неврони. Мускулни влакна (наричани в този случай, физически, или бързо) генериране на Pd (потенциали на действие), които се прилагат към тях.

Множествена инервация се случва, например, в мускулите на външните очни. Това не е потенциално действие се получава, тъй като мембраната не electroexcitability натриеви канали. Те са разпределени в деполяризация на влакната на синаптичните окончания. Това е необходимо, за да се активира механизма на мускулното съкращение. Процесът тук не е толкова бързо, колкото в първия случай. Ето защо, той се нарича бавен.

Структурата на миофибрили

изследвания на мускулните влакна, извършена днес въз основа на рентгенова дифракция, електронна микроскопия и хистохимическите методи.

Изчислено е, че във всяка myofibril, диаметърът на които е 1 микрон, включва около 2500 протофибрили, т.е. продълговати полимеризирани молекули протеини (актин и миозинови). Актина протофибрили два пъти по-тънък миозиновите. На почивка, тези мускули са разположени така, че съветите за актин нажежаема проникват в пространствата между протофибрилите миозин.

Тясна ивица светлина в диск е свободна от актиновите нишки. Мембрана Z ги държи заедно.

На миозин нишки имат напречни изпъкналости до 20 пМ, в главите, което е около 150 миозинови молекули. Те се отклони biopolyarno и всяка глава myosinic свързва към спиралата на актин. Когато има напрежение върху нишките на актин центрове миозин, актин, с нажежаема жичка е в близост до центъра на саркомера. В края на нишки миозин стигнат до Z. Онлайн Тогава те вземе цяло саркомера и актин са сред тях. В същото време аз карам дължина е намалена, а в края на краищата може да изчезне напълно, заедно с това, което на линията Z става по-дебел.

Така, съгласно теорията на преместване прежди, поради намалена дължина на мускулните влакна. Теорията, наречена "зъбно колело", е разработен от Хъксли и Хенсън в средата на ХХ век.

Механизъм на свиване на мускулните влакна

Основната теория е, че не нишки (миозин и актин) се скъси. Дължината им остава непроменена и напрежението в мускулите. Но пакети от тънки нишки, подхлъзване, мина между дебели нишки, намалява степента на припокриване, така че има намаление.

Най-молекулярен механизъм на мускулната контракция е както следва, като плъзнете актиновите нишки. Миозин глава свързан протофибрили с актин. С техните склонове има плъзгащи се, преместете актин нишки до центъра на саркомера. Благодарение на биполярно организацията на миозиновите молекули от двете страни на нишките, условията за свличане на актиновите нишки в различни посоки.

Когато мускулна релаксация миозин глава се отдалечава от нишки актин. С приплъзване напрежение в мускулите лесно спокойна съпротива много по-малко. Ето защо, те са пасивно удължава.

стъпки за редуциране

Механизмът на мускулната контракция може да се раздели за кратко в следните етапи:

1. Мускулните влакна се стимулира когато потенциално действие се доставя от моторните неврони на синапсите.
2. потенциала за действие се генерира на мембраната на мускулните влакна, и след това се разпространява към миофибрили.
3. Осъществено електромеханично двойка представлява превръщане на електрически в механична плъзгащи PD. Това задължително включва калциеви йони.

калциеви йони

За по-добро разбиране на процеса на влакна активиране на калциеви йони е удобно да се помисли за структурата на спиралата на актин. Дължината му е около 1 микрон, дебелина - от 5 до 7 пМ. Това е един чифт усукани конци, които приличат на актина мономер. Приблизително всеки 40 пМ тук са сферични тропонин молекула, и между веригите - tropomiozinovye.

Когато калциеви йони отсъстват, т.е. миофибрили отпуснат дълги tropomiozinovye молекули блокират свързването на актин вериги и миозинови мостове. Но когато се активират калциеви йони tropomiozinovye молекули потъват дълбоко и открити площи.

Тогава миозин мостовете са приложени към актин нишки и АТФ се разделя и се развива мускулната сила. Това е възможно благодарение на въздействието на калций тропонин. В тази молекула последната се деформира, като по този начин натискане на тропомиозина.

Когато мускул е спокойна, е 1гр мокро тегло съдържа повече от 1 ммол калций. Калциеви соли са изолирани и специални съоръжения за складиране. В противен случай, мускулите винаги ще намаляват.

калциев депозиран както следва. В различни области на диафрагмата мускулните клетки в рамките на влакното са тръби, през които има връзка с околната среда извън клетките. Това е система от напречни каналчета. Системата е перпендикулярна на надлъжните краища на които - везикули (терминал) резервоари са разположени в непосредствена близост до системата за напречните прегради. Заедно получава триада. Това е във флакони се съхраняват калций.

Тъй като PD е разпределен в клетката и там е електромеханично конюгиране. Възбуждане прониква влакното преминава в надлъжна система пресата калций. По този начин механизмът за намаляване се извършва мускулни влакна.

3 процес с АТР

При взаимодействието на двете вериги в присъствието на калциеви йони значителна роля за АТР. При изпълнението на механизма на мускулното съкращение на скелетните мускули, енергията на АТФ се използва за:

• експлоатация на натриев и калиев помпа, която поддържа постоянна концентрация на йони;
• тези вещества върху различни страни на мембраната;
• плъзгащи нишки съкращаване миофибрили;
• Job калций помпа действа, за да се отпуснете.

АТР е клетъчната мембрана, нишките на миозин и саркоплазмени ретикулум мембрани. Ензими разграждат и изхвърлят миозин.

консумация на ATP

Известно е, че миозинови глави взаимодействат с актин и съдържа елементи за АТР разцепване. Последно активиран актин и миозин в присъствието на магнезиеви йони. Следователно ензимно разцепване се извършва, когато е прикачен към актин миозин глава. Колкото по-голямо напречните мостове, скоростта на разделяне ще бъде по-висока.

механизъм ATP

След завършване на движението на молекулата AFL осигурява енергия за отделяне на реакцията участва в актин и миозин. Миозин глава отделя, АТР се разцепва с фосфат и ADP. Новият края е свързан ATP молекула и цикълът отново се задейства. Такъв е механизмът на мускулното съкращение и релаксация на молекулярно ниво.

Активността на напречни мостове ще продължи само толкова дълго, както се случва хидролизата на АТР. Ако блокирате ензимните мостовете няма да бъдат приложени отново.

С настъпването на смърт на нивото на организъм на АТР в клетките пада и мостове остават стабилно закрепени към спиралата на актин. Така че на етапа на трупно вкочаняване.

ATP ресинтез

Ресинтез може да се прилага по два начина.

Чрез ензимно прехвърляне на фосфатна група от креатин фосфат на ADP. Тъй като запаси от креатин в клетката много по-ATP ресинтез реализира много бързо. В същото време, чрез окисление на пирогроздена киселина и млечна киселина ресинтез ще бъде бавно.

ATP и СР могат да изчезнат напълно, ако ресинтез е счупени отрови. Тогава калций помпа спре да работи, в резултат на мускулна необратимо се намалява (т.е. дойде контрактура). По този начин, счупен механизъм на мускулната контракция.

процес физиология

В обобщение, ние се отбележи, че намаляването на мускулните влакна се съкращава във всяка миофибрили саркомери. Влакната на миозин (дебелина) и актин (тънки), свързани краища в отпуснато състояние. Но те започват плъзгащо движение един към друг, когато се прилагат механизъм на мускулното съкращение. Физиология (накратко) обяснява процеса, когато влияе миозин се освобождава, необходима за преобразуване на ATP за ADP енергия. Така миозин активност ще се осъществи само при достатъчно съдържание на калциеви йони се натрупват в саркоплазмения ретикулум.