Морфофункциональные особенности мышц

Состав мышц: 72-80% - вода 20-28% плотный остаток.

Белки: миозин - 50-55%, актин - 20-25%, тропомиозин - 4-7%, тропонин - 2%

Гликоген - 0.5%, липиды, АТФ, креанинофосфат.

На долю мышечной ткани в покое выпадает до 50% обмена веществ, а при физической нагрузке этот показатель возрастает до 80%.

Сократительная функция: обеспечивает перемещение в пространстве, перемещение отдельных частей тела друг относительно друга, поддержание позы.

Мышцы играют большую роль в образовании тепла.

Для некоторых животных мышцы необходимы для образования электрических импульсов.

В своей деятельности мышцы преобразуют энергию АТФ в механическое движение.

Морфофункциональные особенности скелетных мышц.

Мышцу покрывает эпимизий. Мышечные волокна образуют мышечные пучки (перимидий), каждое волокно является вытянутой цилиндрической многоядерной клеткой. Мышечное волокно покрыто эндомизием.

В одном мышечном волокне содержится от 1000-2000 миофибрилл. Диаметр составляет от 0.5 до 2 мкм.

Скопление миофибрилл придает мышце продольную исчерченность. В миофибриллах выделяются светлые и темные участки, которые получили название дисков. Есть светлые и темные диски. Темные диски обладают двойным лучепреломлением, поэтому при световой микроскопии они выглядят темными. В середине темного диска идет светлая полоска h. В этой полоске имеется мембрана М. Структурной и функциональной единицей будет являться саркомер.

Саркомер - это участок миофибриллы, заключенный между двумя мембранами z.

Длинна саркомера - 2,5 мкм, поэтому на участке в 1 см будет 4 000 саркомеров.

Каждый саркомер состоит из протофибрилл. Были обнаружены толстые и тонкие протофибриллы. Толстые протофибриллы построены из миозина, они располагаются в диске А. В этих протофибриллах обнаружены поперечные мостики. Кроме толстых протофибрилл имеются тонкие протофибриллы, которые построены из белка актина. На них располагаются протомиозин, тропомиозин. С одной стороны тонкие протофибриллы присоединяются к мембране z. С другой стороны они проходят между толстыми протофибриллами. Каждую толстую нить окружают 6 тонких. А каждая тонкая окружена 3 толстыми. По направлению к тонким нитям на толстых нитях выступают поперечные мостики, которые направлены к тонким нитям. Поперечные мостики на толстых нитях располагаются по спирали. На одном шаге имеется 6 мостиков, обращенных в торону тонких нитей.

Толстые нити построены из миозина. В скелетных мышцах находится миозин-2, который имеет 2 головки. Существует 360 молекул. Молекулы миозина оринтированы таким образом, что хвостовые части образуют стержень толстой нити. Гловки образуют поперечные мостики. На каждой головке имеется 2 центра: центр атефазной активности и Актиновый центр (способен соединиться с актиновой нитью). Миозин имеет сродство белку актину.

Тонкие нити построены из актина.

Глобулярный актин соединяется друг с другом и образует. Тонкую нить образуют 2 нити фибриллярного актина. На белке актине расположены 2 регуляторных белка.  Тропомиозин (имеет вид стержня длинной 40 нм и располагается в бороздках между нитями актина). К одному из концов тропомиозина присоединяется тропонин. Тропонин состоит из 3 частей: тропонин i, тропонин С, тропонин Т.

I ингибиторная часть, которая тормозит взаимодействие актина и тропозина

С компонент присоединяет к себе ионы кальция.

Т компонент обеспечивает связь тропонина с тропомиозином.

Существует связь между мембраной М и мембраной z. Связь осуществляется за счет титина. Благодаря складчатой структуре мышца может растягиваться.

В миофибриллах имеется система продольных трубочек, которые окружают миофибрилл. Эти продольные трубочки построены из мембран. Концевые участки образуют расширения (цистерны). Внутри продольных трубочек находится депо ионов кальция. Концентрация кальция - это саркоплазматический ретикулум - 30 ммоль на литр. В саркоплазме концентрация составляет 1/10 ммоль на литр.

Кроме того, имеется система поперечных трубочек. Они отходят от наружной мембраны и идут вглубь. Система Т трубочек находится на границе дисков.

К каждой трубочке подходят по 2 продольных канала, таким образом появляется триада. Мембрана мышечного волокна служит основой проведения потенциала действия, который переходит с мембраны на Т трубочки. Этот потенциал активирует рецепторы в Т трубочках, а они взаимодействуют с рецепторами в Л трубочках, из-за чего происходит возбуждение рецепторов с последующим открытием кальциевых каналов. После чего кальций начинает выходить в саркоплазму. В саркоплазме кальций идет к белку протомиду, где имеется С единица,

Теория мышечных сокращений.

Сокращение в мышце осуществляется за счет сдвижения тонких нитей между толстыми. Тонкие нити продвигаются вдоль толстых, мембраны движутся навстречу друг другу, а диск А остается неизменным (теория зубчатого колеса). Запуск мышечного сокращения осуществляется повышением концентрации кальция в саркоплазме. До того как кальций появляется в саркоплазме. Происходят конформационные изменения в регуляторных белках. В состоянии покоя на миозине находятся молекулы АТФ, но атефазный центр миозина не активен. Активация осуществляется при наличии кальция и ионов магния. Это вызывает активацию миозина, и происходит расщепление АТФ на головке миозина до АДФ и до фосфорной кислоты. При этом освобождается энергия. Поскольку мостик миозина связан с актиновой нитью, освободившаяся энергия расходуется на совершение движения мостика. Он тянет за собой тонкую нить, которая начинает продвигаться к центру сакромера. Установлено, что на одной толстой нити находится 500 мостиков, которые многократно повторяют взаимодействие с актиновой нитью. Сила сокращения мышц будет определяться числом одновременно замкнутых мостиков. Скорость сокращений будет определяться частотой взаимодействия. Процесс сокращения мышц длится только до тех пор, пока есть кальций и энергия АТФ. Прекращение возбуждения уменьшает доступ и выход кальция. Он начинает транспортироваться из саркоплазмы обратно в Л трубочки. При расщеплении АТФ 2 иона кальция активно переносятся обратно. Поперечные мостики перестанут взаимодействовать с актиновыми нитями и начнется расслабление. Этому процессу будет способствовать наличие АТФ. Если имеется недостаток АТФ в мышце, то появляется слабость.

Расслабление начнется с прекращения возбуждения, затем активный перенос кальция к L трубочке, отсоединение от тропомина, возвращение белков к исходному состоянию.

Физиологические и физические свойства мышц.

1. Возбудимость

2. Проводимость

3. Сократимость

4. Эластичность

Возбудимость - это способность отвечать на действие раздражителя.

При этому мышца имеет прямую (воздействие на мышцу) и непрямую возбудимость (активация нервных окончаний). Непрямая активнее. В ответ на действие раздражителя возникает потенциал действия, который имеет амплитуду 100-200 мВ.

Эластичность - могут изменять форму при действии на них факторов, вызывающих деформацию, но снятие силы возвращает к исходной форме.

Сократимость - способность укорачиваться или менять возбуждение.

В мышцах принято различать 3 режима сокращения. Различают:

- изотонический режим (укорочение мышечного волокна без изменения его напряжения),

- изометрический режим (возрастает напряжение, а мышца не сокращается)

- смешанный режим (меняется и напряжение и длинна).

Выделяют одиночные и тетонические сокращения.

Одиночное сокращение - сокращение на одно раздражение. В нем выделяют латентный период, фазу сокращения и фазу расслабления. Отдельные мышечные волокна работают по закону "все или ничего"

Мышечные волокна иннервируются моторными нейронами. Один двигательный нейрон с мышечным волокном - двигательная единица. Они имеют разную возбудимость. Это постепенное вовлечение моторных единиц называют "феноменом рекрутирования." Во время одиночного сокращения изменяется возбудимость. В момент латентного периода возникает рефроктерная фаза. Но уже в начале фазы укорочения она восстанавливается.

Суммация сокращений - это сложение сокращений на 2 последовательных раздражителя. Если второе раздражение приходит в фазу расслабления, то мышца отвечает, но суммация будет неполной.

Вот эти 2 вида суммации лежат в основе длительных тетанических сокращений. То есть мышца может отвечать длительным сокращением на множественные раздражители. Амплитуда тетонических сокращений больше чем одиночных.

Сила сокращения мышцы зависит от исходной длинны мышечных волокон. Если мышцу предварительно растягивать, то после растяжения будет более сильное сокращение.

Сила сокращения мышцы – это работа или энергия, которая затрачивается на перемещение тела на определенное расстояние.

При статических нагрузках мы тратим больше энергии, чем при динамических. Длительные нагрузки вызывают утомление, которое в первую очередь является нервным утомлением. Кроме того причиной является снижение кровотока.