Biofizica contracției musculare

funcțiile vitale ale ființelor umane, animale, păsări, pești, plante și alte subiecte biologice indisolubil legată de mecanică mișcare cal-niyami (mișcări). Toate tipurile de mișcări în biobiecte pot fi împărțite în două grupuri: macrocitate și micro-mișcare. Pentru macro-mișcări este necesar să poarte: diferite tipuri de mișcări corporale, circulația sângelui, respirație. Prin micromotion-gropi includ transportul substantelor prin membrana, vibrațională, circulând și mișcarea-stropire cu jeturi LARG citoplasmei, fără apă-electrolit metabolism în vasele capilare și alte micro-procese în celule, țesuturi și organe. Macromovements punerea în aplicare a lyayutsya-educație datorită prezenței musculare-TION (mușchi), o-tămâie proteine ​​specifice vym complexe contractile - aktomiozi-evaluat. La originea micro-mișcări încă nici un punct unic de vedere, cu toate acestea, a considerat ipoteza cea mai probabilă a funcționării elementelor contractile NYM myshech similare. Din această scurtă trecere în revistă văzut un rol foarte important în studierea mecanismului mușchilor, ca una din formele de bază de a fi, materia vie Bani. În plus, cunoașterea contracției urgente musculare publice-ITS constă în faptul că studiul transformarea directă a energiei chimice în energie mecanică, fără o conversie intermediară a acestuia în energie termică sau electrică este de mare interes tehnic, deschizând perspective pentru un nou tip de motor, cu o destul de durere-shim coeficienți - curs de acțiune utilă. În această prelegere, se ia în considerare structura și funcția mușchilor scheletici, descrierea lor calitativă și cantitativă. educație Smooth au propria lor specifică Socrate TION figura-Ness, macromovements încă insuficient studiat-Cheny în acest curs, aceste probleme nu sunt reflectate-soție.







Fiecare sarcomer este legat de plăcile Z. Între acestea se află filamente subțiri alcătuite din molecule ale proteinei F-actină și filamente groase formate din molecule ale proteinei myosin. Filamentele au ambalaj hexagonal. astfel încât fiecare fir gros interacționează cu 6 fire subțiri și fiecare fir subțire interacționează cu 3 filamente groase. Fibra fină are structura unei suprapresiuni duble (3) și fiecare spiră constă dintr-un globule de proteină G-actină. Un globule este un aranjament spațial al unui filament polimeric, în care legăturile individuale au o anumită structură și aranjament spațial. Firele groase sunt de asemenea 50% compuse dintr-un dublu # 945; - molecule helix miozină, cu toate acestea, în firele groase sunt-mye-IME așa-numitele „balama“ porțiuni care sunt încorporate în GLOBE superhelix cap polar dispuse radial față de axa filamentelor groase. Aceste capete sunt situate pe ambele părți ale unui fir gros (acestea se numesc poduri). Două punți adiacente sunt situate la un unghi de 120 ° unul față de celălalt; astfel încât secțiunea de 4 punți este un element repetabil și are o lungime de 43 nm. Reducerea (scurtarea) fibrelor musculare se datorează scăderii lungimii sarcomerelor în conformitate cu următoarea schemă. Cand o stimulare fibra musculara a impulsurilor nervoase care provin din sarcoplasmic ionii de calciu din reticulul care activeaza anumite microportions filamente subțiri, în urma acestor re-actin centre sunt accesibile interacționând cu poduri reciproc miozină. Structura filamentelor de miozină nu se schimbă, iar podurile miozina schimba direcția lor (slabă spre stânga) și firul de pro-talkivayut o grosime mai aproape de Z - placa, și regiunea excitat de filamente subțiri decalate cu un pas spre dreapta. O astfel de mișcare cinematica au ridicat cu greutate moleculară a structurilor din schema musculare trunchiate-SRI numite filamente în mișcare. Interacțiunea miozinei poduri și filamentele ACTi-noi se produce din cauza energiei de ATP, situat in mitocondrie, în prezența ionilor de calciu. Valoarea forței dezvoltate de mușchi sub contracție izometrică depinde de lungimea sarcomerului, adică de din gradul de suprapunere a firelor:

- în mușchii în stare de repaus, punțile nu interacționează cu firul fin și un astfel de mușchi este ușor de întins, forța dezvoltată este foarte mică (la poziția 1).

- la poziția 2, numărul de punți interacționate crește, iar forța dezvoltată de mușchi crește liniar la valoarea maximă.

- din poziția 2 până la poziția 5, forța de interacțiune variază puțin, deoarece Numărul de poduri care interacționează practic nu se schimbă.







- din poziția 5 până la poziția 6, forța de interacțiune scade aproape la zero, deoarece reducerea suplimentară a sarcomerului duce la încetinirea alunecării filamentelor și la deformarea filamentelor groase și subțiri.

Astfel, dependența reducerii rezistenței lungimii sarcomerului musculare poate fi împărțit în 2 părți: prima parte din poziția 1 în poziția 2 - se numește ciclul de funcționare, iar după dnyaya-o parte din poziția 5 în poziția 6 - ciclul holo-stym. Este ca un motor cu combustie internă în doi timpi. De asemenea, trebuie remarcat faptul că excitarea unui grup de fibre musculare poate fi efectuată dintr-o fibră nervoasă, în acest caz ramurile fibrei nervoase în câteva sinapse. Setul de fibre musculare, care sunt simultan excitate (inervate) de pe o fibră nervoasă, se numește unitate motorie. Diferitele unități motorii sunt "descărcate" (contractante) nu simultan, ci haotice, ceea ce menține un ton constant al mușchilor scheletici.

Din punct de vedere al proprietăților mecanice, mușchii sunt denumiți elastomeri - materiale care au o rezistență și o elasticitate considerabilă.

Valoarea stresului mecanic , Apărut atunci când contracția musculară este direct proporțională cu tulpina relativă, conform legii lui Hooke.

# 963; = F / S - tensiune mecanică, F - forță dezvoltată, S - suprafața secțiunii transversale; # 949; = # 916; L / L0 - deformare relativă, L - lungimea inițială Mai întâi, L0 - deformare absolută (alungire); E este modulul de elasticitate (modul Young). Aceasta redelyaetsya valoare op-cer tensiuni mecanice în contracția musculară, crescând lungimea sa dublat. Conform proprietăților sale elastice și mecanismul de deformare, am antiplacă-fibră aproape de modulul de elasticitate din cauciuc pentru ambele MA materialele sub egal cu 10 6 Pa. Dacă o tensiune puternică în mușchi și în cauciuc, există o cristalizare locală (ordonate tip fibrilar structura de proteine ​​macromoleculare). Cu toate acestea, cu o contracție slabă și medie, recuperarea nu este completă. Prezența reziduală de deformare-matsy caracterizează plasticitate musculare - abilitatea de a nu păstra forma timp-etape, după încetarea forței. Astfel, mușchiul nu este un corp absolut elastic, ci are proprietăți viscoelastice. Cu o întindere foarte puternică, mușchiul se comportă ca un corp normal-elastic. În acest caz, temperatura mușchiului este scăzută datorită cristalizării locale. Atunci când contracția musculară dezvoltă tensiune și se lucrează. contractile musculare si are elemente elastice-TION însă tensiunea și efectuează rezultată lucrează nu numai din cauza reducerii contractate de reducere activă Tel'nykh complexă, dar și pasiv, definit prin directa elasticitate sau așa-numita secvențial-yn rugim Compo-piesele originale musculare. Din cauza lucrărilor de serie componentă elastică este realizată numai în cazul în care mușchiul a fost pre-stretch, iar valoarea ional de muncă proporțional cu amploarea stretching. Acest lucru, într-o durere mai mare măsură, se datorează faptului că cele mai puternice miscari sunt efectuate la o amplitudine mare, care oferă pre-dis-de tracțiune a mușchilor.

contracția musculară împărțită în izometric-parametru --PROIS care merge pe jos, la o lungime constantă a mușchiului, și izotonice - pro-ieșire la o tensiune constantă. niciodată în corpul tăiat-TION pur izometrice musculare-degresat sau pur izotonice. mușchii scheletici prin tendoane atașați la oase care formează sistemul de pârghii. Brațul brațului muscular, în majoritatea cazurilor, este mai mic decât brațul osului corespunzător. Potrivit Ackerman, câștig mecanică în amplitudinea mișcărilor are o valoare de la 2,5 la 20. bicepsului este egal cu 10. În funcție de forța care se dezvoltă musculare, reducerea vitezei (scurtare) mușchi variază. Hill, pe baza datelor experimentale, când lucrează la mușchii izolați, a dezvoltat așa-numita ecuație de bază a contracției musculare. Co-public această ecuație, viteza de contracția musculară este un hiperbolice stimul în funcție de valoarea sarcinii F.

(F + a) * (# 965; + b) = const. unde a și b sunt constante, respectiv, 1/4 F și 1/4 # 965;

Bayer a făcut comentarii la ecuația Hill, care conduce ecuația Hill la următoarea formă: F `# 965;` = const

Produsul F `# 965;" reprezintă puterea totală dezvoltată de mușchi în timpul contracției. Deoarece F este mai mic decât F` # 965; cardinalitate străin-Ness Men-ea, capacitatea totală, atunci trebuie să se presupună că mușchiul de co-nu numai completează activitatea externă, dar, de asemenea, creșterea etsya ca pe velichinua și pentru a reduce viteza - o sumă b. Această lucrare internă poate fi estimată ca o pierdere de energie pentru frecare internă sub formă de dispersie termică. Apoi, se poate observa faptul că capacitatea totală a mușchilor, sub fiziologice pre-materie, este o valoare constantă, nu în funcție de reducerea de sarcină și viteză. Din punct de vedere termodinamic, mușchiul este un sistem care transformă chimice con euroobligațiuni-ing energie (energie ATP) în lucru mecanic, adică, mușchiul este o mașină chemomecanică. După cum sa observat deja, apare reducerea căldurii musculare. Hill, prin metode termoelectrice, sa constatat că, pentru fiecare stimulare la începutul anilor stă constantă în mărime și independentă de activare a sarcinii termice Q, și din spatele reducere a Kal de căldură de reducere a mușchilor proporționale cu valori AL și independent de sarcină (k - factorul pro-proporționalitate). Dacă contracție izotonică, mușchiul produce Rabo A, egală cu produsul dintre sarcina F cu valoarea reducerii:

Conform primei legi a termodinamicii, schimbarea energiei interne # 916; mușchii U vor fi egali cu suma căldurii alocate și a lucrării perfecte:

# 916; U = Q + k # 916; L + F # 916; L sau # 916; U = Q + (k + F) # 916;

Având în vedere că valorile lui Q și k nu depind de F, rezultă din ecuație că, în anumite limite, eficiența contracției musculare va crește odată cu creșterea încărcăturii. Hill, pe baza datelor sale din experimente, a stabilit că eficiența contracției musculare este aproximativ egală cu 40%. Eficiența de 40% arată eficiența convertirii energiei ATP în energie mecanică.







Articole similare

Pagina anterioară

Pagina următoare

Trimiteți-le prietenilor: