Capacitatea de mișcare este una dintre proprietățile caracteristice ale tuturor organismelor vii, de la cele mai simple până la cele mai complexe. Reducerea diferitelor mușchilor și mișcarea frunzelor plantelor, bătaia cililor și mișcarea flagelilor, diviziunea celulară și mișcarea protoplasmei - toate aceste diferite forme de activitate motorie au în energie comună chimică -prevraschenie eliberată prin hidroliza ATP în mecanică. Adică mușchii sunt "mașini" care transformă energia chimică direct în energie mecanică (de lucru) și căldură. Autoritatea de reglementare a activității motorii în mușchi este calciul. Elucidarea mecanismelor moleculare de generare a energiei, transformarea chimică a energiei hidroliza ATP în lucru mecanic, precum și mecanismele de reglementare a acestor procese este principalul obiectiv al Biofizică mobilității biologice. Cele mai mari succese în această direcție au fost obținute în studiul celor mai organizați mușchi striata ai vertebratelor.
Înainte de a ne întoarce la conceptele moderne ale mecanismului contracției musculare, ar trebui să ne ocupăm de organizarea structurală a principalelor sale elemente contractile - myofibrili și sarcomere.
Structura fibrei musculare.
Mușchii scheletici constau din celule multinucleate conectate printr-o membrană plasmatică excitabilă, prin care un impuls nervos inițiază contracția musculară. Diametrul miocitului este considerabil inferior la lungimea sa. Predominanța lungimii peste grosime într-o astfel de celulă în formă de arbore permite să se numească fibră (Figura 1). Cu toate acestea, trebuie remarcat faptul că fibrele musculare sunt formate prin fuziunea multor celule individuale. Prin urmare, myocyte (o celulă foarte mare) conține mai multe nuclee.
În interiorul miocitului (în secțiunea longitudinală) există circa 10 3 miofibrili. Celulele musculare constau din multe fibre contractile - miofibrili, localizate paralel unul cu altul (Figura 1). Mitibrili - capabile de contracție, fascicule de filamente cu un diametru de aproximativ 1 μm. Partițiile numite Z-discuri separă miofibrilele în direcția transversală în compartimente separate de lungime de 2,5 μm, numite sarcomere
Sarcomatorul este unitatea elementară supramoleculară contractilă a fibrei musculare. In microscopul electronic de secțiune de țesut muscular longitudinal se poate observa că sarcomer este format din rânduri paralele de fire groase și subțiri (Figura 2a). Linile întunecate verticale ale lui Z corespund proteinelor structurale speciale (desmin), care împart miofibrilele în sarcomere. Între acestea se află firele orizontale vizibile ale aparatului contractil. Prin Z-Lines depărteze fire subțiri, care pe de electroni Micrographs corespund benzilor luminoase I. În partea centrală a sarcomere filamente groase sunt aranjate, corespunzând banda întunecată A. În mijlocul fiecărei benzi O bandă de lumină mai vizibilă N. Prezența a două porțiuni întunecate ale banda A este determinată de faptul că în aceste zone filamentele groase sunt intersectate de filamente subțiri. Banda mai ușoară (zona H) corespunde locului sarcomerului, unde filamentele groase nu se intersectează cu filamentele subțiri. Discurile anizotrope (A) exponat birefringență (. vezi subiectul anterior) In lumina normala apar întunecate și polarizat - transparent (lumina) în longitudinală și opacă (întuneric), în direcție transversală. Discurile izotropice (I) nu prezintă refracție dublă.
Figura 2. Reprezentarea schematică a structurii sarcomeres de fibre musculare: a - secțiune longitudinală, - o vedere în secțiune transversală în zona intersecției de filamente groase și subțiri - schimbarea lungimii sarcomerului ca rezultat al mișcării filamentelor groase și subțiri
Filamentele groase constau în principal din molecule de myosin. Firele subțiri conțin proteine de trei tipuri: actină, tropomiozină și troponină. Atunci când se uită la o secțiune transversală a sarcomere în regiunea unde învecina fire groase și subțiri (întuneric O porțiune de bandă), atunci putem vedea că fiecare filament subțire înconjurată de trei fire groase, și fiecare filament gros, înconjurat de șase fir subțire (fig. 2 b). Interacțiunea dintre filamente groase și subțiri se realizează prin așa-numitele punți transversale formate capete myosin molecule (figurile 2, 3a, 3b). Ele sunt situate la un unghi de 120 ° față de axa longitudinală a filamentului de miozină. Podul transversal funcționează ca un traductor chimomecanic (adică transformând energia ATP în curse mecanice). Prin reducerea musculare (așa cum se mișcă actină și miozină filamente relativ una la alta) sarcomer poate reduce lungimea sa la o treime (Figura 2c).
Pentru ca lanțurile groase de miozină să înceapă să se miște (cu contracție) prin punțile sale transversale (Figura 3, a), capul miozinei trebuie să interacționeze cu centrul activ pe filamentul actinic. Într-un mușchi relaxat, este acoperit ("acoperit") cu o moleculă de tropomyosin (Figura 3, b). Molecula de tropomiozină este răsucită în jurul a două fire de actină într-o spirală și se suprapune cu centrele active cu care capurile de miozină trebuie să interacționeze pentru a permite contracția musculară.
Figura 3. Structura moleculei de myosin (a) și filament fin (b). Într-un mușchi relaxat, tropomyosinul interferează cu interacțiunea capului de miozină cu actina (b). Mai jos (c) se prezintă schematic diferența dintre caracteristicile geometrice ale secțiunilor motorii ale moleculelor de miozină din trei tipuri diferite
În plus față de actină, miozină și tropomyosin, miocitele musculare striate contin importante troponină de proteine de reglementare, care este asociat cu filamente de actină și fir tropomiozinovoy (Figura 3b). Una din subunitățile care formează complexul de troponină este capabilă de legare la ionii de Ca2 +. Când apare această interacțiune, troponina acționează asupra tropomiozinei și eliberează centrul activ pentru miozină pe filamentele actinice. Aceasta elimină obstacolul în calea interacțiunii lor (Figura 3, c). Apoi, contracția musculară are loc direct.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: