Mobilitatea este o caracteristică caracteristică a tuturor formelor de viață. Mișcarea direcțională apare atunci când cromozomii se împart în timpul procesului de diviziune celulară, transportul activ al moleculelor, mișcarea ribozomilor în timpul sintezei proteinelor, contracția și relaxarea mușchilor. Contracția musculară este cea mai perfectă formă de mobilitate biologică. În centrul oricărei mișcări, inclusiv în mușchi, se află mecanismele moleculare comune.
La om, se disting mai multe tipuri de țesut muscular. Țesutul muscular striat încrucișat este mușchiul scheletic (mușchii scheletici, pe care îl putem abrevieri arbitrar). Țesutul muscular neted este o parte a mușchilor organelor interne: tractul gastro-intestinal, bronhiile, tractul urinar, vasele de sânge. Acești muschi se contractă involuntar, indiferent de conștiința noastră.
În acest capitol vom analiza structura și procesele de contracție și relaxare a mușchilor scheletici, deoarece acestea sunt de interes deosebit pentru biochimia sportului.
La studierea mușchilor scheletici utilizând un microscop luminos, s-a găsit în ele un striat transversal; prin urmare, numele lor este dungi încrucișate.
In muschi cap scheletice izolate de tendon, mușchi care începe os, burtă musculare, care constă din fibre și musculare coadă tendon care se termină la celălalt os (fig. 28).
Fibrele musculare reprezintă unitatea structurală a mușchiului. Sunt cunoscute trei tipuri de fibre musculare: contractarea rapidă (VT) albă, intermediară (FR) și contractarea lentă (ST). Din punct de vedere biochimic, ele diferă în mecanismele de alimentare cu energie a contracției musculare. Acestea sunt inervate de motoneuronii diferiți, care se datorează încorporării non-simultane în lucrare și ritmului diferit de contracție a fibrelor. Diferitele mușchi au diferite combinații de tipuri de fibre.
Fiecare mușchi constă din câteva mii de fibre musculare, unite prin interconectarea straturilor și aceeași cochilie. Mușchiul este un complex multicomponent. Pentru a înțelege structura mușchiului, este necesar să se studieze toate nivelele organizației sale și structurile care alcătuiesc structura (Schema 6).
Schema 6. Nivelurile organizării structurale a mușchiului
Structura fibrei musculare. Fibrele musculare sunt construite din miofibrili dispuși longitudinal cu un diametru de aproximativ 1 μm, în care sunt vizibile discuri alternative și întunecate. Discurile întunecate au o birefringență și sunt numite
Fig. 29. Structura mușchiului la diferite niveluri ale organizației: a - fibră musculară; b - localizarea miofirilului într-un mușchi de repaus
Structurile cu structură miofibrilă sunt agregate constând din filamente groase cu un diametru de aproximativ 14 nm și filamente subțiri cu un diametru de 7-8 nm între ele. Filamentele sunt aranjate astfel încât subțimea să intre în capetele lor la intervale între cele groase. Discuri Sunt compuse numai din filamente fine și discuri A - din filamente de două tipuri. Zona H conține numai filamente groase, linia Z asigură fixarea reciprocă a filamentelor fine. Între gros
și filamente subțiri sunt amplasate punți transversale (vârfuri) cu o grosime de aproximativ 3 nm; distanța dintre aceste poduri este de 40 nm.
Fibrele groase constau dintr-o proteină numită myosin. Structura totală miozina prezentată în Figura 30. Molecula tijă miozina este formată din două circuite identice de bază (200 kD) și patru lanțuri ușoare (20 kD), masa totală de aproximativ 500 de miozină kDa. Myosin constă dintr-un globular, formând două capete, o parte atașată la o tulpină foarte lungă. Tija este dublă # 945; - super-spirală cilindrică.
Fig. 30. Reprezentarea schematică a unei molecule de myosin
Moleculele miozinei se combină pentru a forma filamente, care constă din aproximativ 400 de molecule de tijă legate una de alta, astfel încât perechile de capete myosin molecule se află la o distanță de 14,3 nm unul față de celălalt; acestea sunt aranjate într-o spirală (Figura 31). Firurile de miozină sunt unite cu o "coadă la coadă".
Fig. 31. Ambalarea moleculelor de myosin în formarea unui filament gros
Myosin îndeplinește trei funcții importante din punct de vedere biologic:
La valorile fiziologice ale rezistenței ionice și ale pH-ului, moleculele de miozină formează spontan o fibră.
· Myozina are activitate catalitică, adică este o enzimă. În 1939, V.A. Engelhardt și MN Lyubimov a descoperit că miozina este capabilă să catalizeze hidroliza ATP. Această reacție este sursa directă de energie liberă necesară pentru contracția musculară.
· Myosinul leagă forma polimerizată a actinei, principala componentă proteică a miofibrililor subțiri. Aceasta interacțiune, așa cum se va arăta mai jos, joacă un rol-cheie în contracția musculară.
Fibrele subțiri constau în actină, tropomiozină și troponină. Componenta principală a filamentelor fine este actina - o proteină globulară solubilă în apă cu o masă moleculară de 42 kDa; această formă de actină este denumită G-actin. În fibrele musculare, actina este în formă polimerizată, denumită F-actină. Fibrele musculare subțiri sunt formate din structuri actinice dublu-catenare, interconectate prin legături ne-covalente.
Tropomiozina este o moleculă în formă de tijă, cu o masă moleculară de 70 kDa, formată din două tipuri diferite # 945; - lanțurile polipeptidice elicoidale răsucite unul față de celălalt. Această moleculă relativ rigidă este localizată în canelura lanțului spiralat al F-actinei; lungimea sa corespunde cu monomerii 7-actinici.
A treia componentă a filamente subțiri - troponina (Tn) având o greutate moleculară de aproximativ 76 kDa. Este o moleculă sferică formată din trei subunități diferite, care sunt numite în funcție de funcțiile lor: tropomiozinsvyazyvayuschey (T) Tn inhibând (Tn-I) și kaltsiysvyazshayuschey (TH-C). Fiecare componentă a filamentelor fine este conectată la alte două legături ne-covalente:
Într-un mușchi în care toate componentele examinate sunt asamblate împreună într-un filament fin (Figura 32), tropomiozina blochează atașarea capului de miozină la F-actina adiacentă
Fig. 32. Interdependența dintre tropomiozină, troponină și actină în filamentul fin al mușchiului
Complexul actin-tropomiozin-troponină-miozină este caracterizat ca Ca2 +. Mg2 + -ATPaza.
Având în vedere elementele contractile ale mușchiului, continuăm să studiem alte elemente care îndeplinesc funcții importante în contracția musculară.
Fibrele musculare sunt compuse din celule înconjurate de o membrană electric excitabilă - sarcolemma. care, ca orice altă membrană, are o caracteristică lipoproteinică (grosimea stratului bimolecular este de aproximativ 10 nm). Sarolemul îngrădește conținutul intern al fibrei musculare din fluidul intercelular. Ca și alte membrane, sarcolemul are o permeabilitate selectivă pentru diferite substanțe. Substanțele moleculare înalte (proteine, polizaharide etc.) nu trec prin ele, dar trec prin acizi glucoză, lactică și piruvic, corpuri cetone, aminoacizi și peptide scurte.
Transferul prin sarcolem este activ (mediat de mediatori), care vă permite să acumulați anumite substanțe în celulă la o concentrație mai mare decât în exterior. Permeabilitatea selectivă a sarcolemului joacă un rol important în declanșarea excitației în fibrele musculare. Sarcolemma este permeabilă la cationii de potasiu, care se acumulează în interiorul fibrei musculare. În același timp, conține o "pompă de ioni", care elimină cationii de sodiu din celulă. Concentrația de cationi de sodiu în fluidul intercelular este mai mare decât concentrația de cationi de potasiu din interiorul celulei; În plus, zonele interioare ale fibrei conțin o cantitate semnificativă de anioni organici. Toate acestea conduc la apariția pe suprafața exterioară a sarcolemului unui exces pozitiv, iar în interior - a unor sarcini negative. Diferența de încărcare duce la apariția unui potențial de membrană, care în starea de repaus a fibrei musculare este de 90-100 mV și este o condiție necesară pentru debut și excitație.
Fluidul intracelular se numește sarcoplasmă. Sarcoplasma localizate substanțe organice, săruri minerale și particule subcelulare, nucleu, mitocondrii, ribozomi, a căror funcție este de metabolism in fibrele musculare acționând asupra reglării sintezei proteinelor musculare specifice.
În interiorul saroplasmei este un sistem de tubuli longitudinali și transversali, membrane și vezicule care poartă numele reticulului sarcoplasmic (SR). Grosimea membranelor SR este de aproximativ 6 nm. Reticulul sarcoplasmic împarte sarcoplasma în compartimente separate, în care apar diverse procese biochimice. Veziculele și tubulii împletesc fiecare miofibril. Prin tuburile conectate la membrana celulară exterioară, este posibil un schimb direct de substanțe între organele celulare și fluidul intercelular. Tuburile pot servi, de asemenea, pentru propagarea undei de excitație din membrana exterioară a fibrei în zonele sale interne. Membranele veziculelor adiacente miofibrililor conțin proteine care leagă cationii de calciu.
Semnificația reticulului sarcoplasmic este foarte mare. Este direct legată de contracția și relaxarea mușchiului, care reglează eliberarea de cationi de calciu în fibrele musculare. În plus, la partea din reticulul sarcoplasmic sunt atașate ribozomi, al căror scop este sinteza proteinelor. În acea parte a reticulului, în care nu există ribozomi, se sintetizează o serie de substanțe necesare fibrei musculare: lipide, un cliquogen.
Una dintre cele mai importante componente structurale ale fibrelor musculare sunt mitocondriile. Numărul de mitocondriile din fibrele musculare este foarte mare și sunt aranjate de lanțuri de-a lungul miofibrililor, în apropierea membranelor reticulului.
Ca și în cazul oricărei celule (observăm că aplicarea acestui termen la fibrele musculare nu este complet corectă), fibrele musculare au nuclee care se află sub sarcolemă. Nucleul este separat de sarcoplasm de două membrane, dintre care unul (intern) poate fi numit nuclear, iar cel de-al doilea (exterior) este coaja nucleului, care trece în membrana reticulului. Spațiul dintre aceste două membrane comunică cu tubulii reticulului sarcoplasmic. În interiorul nucleului se află nucleul și cromatina. Compoziția cromatinei include ADN, proteine și ARN molecular scăzut. ADN-ul codifică informații despre structura tuturor proteinelor sintetizate în fibrele musculare.
În fibrele musculare, există lizozomi în care enzimele hidrolitice care descompun proteinele, lipidele și polizaharidele sunt localizate. Cu o activitate musculară foarte intensă, există o încălcare a membranelor lizozomale (sau o creștere a permeabilității acestora), iar enzimele care împart biopolimerii localizați în ea părăsesc sarcoplasma. Dar acest fenomen nu este o disfuncție.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: