Электромеханическое сопряжение в мышцах

Электромеханическое сопряжение в мышцах

В состоянии покоя скольжения нитей в миофибрилле не происходит, так как центры связывания на поверхности актина закрыты молекулами белка тропомиозина (рис. 7.3, А, Б). Возбуждение (деполяризация) миофибриллы и собственно мышечное сокращение связаны с процессом элетромеханического сопряжения, который включает ряд последовательных событий.

Шпаргалки на телефон — незаменимая вещь при сдаче экзаменов, подготовке к контрольным работам и т.д. Благодаря нашему сервису вы получаете возможность скачать на телефон шпаргалки по биофизике. Все шпаргалки представлены в популярных форматах fb2, txt, ePub , html, а также существует версия java шпаргалки в виде удобного приложения для мобильного телефона, которые можно скачать за символическую плату. Достаточно скачать шпаргалки по биофизике — и никакой экзамен вам не страшен!

Электромеханическое сопряжение в мышцах

В высокоактивных (красных) скелетных мышцах источником энергии для рефосфорилирования АДФ служит окислительное фосфорилирование в митохондриях. В обеспечении этих мышц кислородом принимает участие миоглобин (Mb) — близкий гемоглобину белок, обладающий свойством запасать кислород. В малоактивных скелетных мышцах, лишенных красного миоглобина и поэтому белых, главным источником энергии для восстановления уровня АТФ является анаэробный гликолиз. Такие мышцы сохраняют способность к быстрым сокращениям, однако они могут работать лишь короткое время, поскольку при гликолизе образование АТФ идет с низким выходом. Спустя некоторое время мышцы истощаются в результате изменения рН в мышечных клетках.

Яд кураре, которым пользуются охотники Амазонки, парализует жертву как раз благодаря тому, что молукулы этого яда, попав в кровь проникают к рецепторам ацетилхолина и усаживаются на них, так что когда к этим рецепторам приходит сам ацетилхолин, свободных мест уже нет, и процесс передачи сигнала на мышечные сокращения преравается. Аналогично работает белок ботулин, вызывающий одно из опаснейших пищевых отравлений, ботулизм. А вот вирус полиомелита разрушает те нервные волокна, по которым с помощью кальция подаются сигналы на мышечные сокращения, и мышцы, оставшись без употребления, постепенно высыхают. С другой стороны, этот же «кальциевый привод» можно использовать в благодетельных целях. Так, сердечыные больные нуждаются в понижении ритма биений сердца, в противном случае оно при нагрузках будет требовать больше кислорода, чем способны дать сузившиеся из-за атеросклероза сосуды. Этим людям помогают «β-блокаторы» – препараты, которые несколько блокируют кальциевые каналы, тем самым понижая уровень кальция и, соответственно, уменьшая размах сокращений сердечной мышцы.

Биология и медицина

Процесс сокращения продолжается, пока ионы Са2+ связаны с тропонином , т.е. до тех пор, пока их концентрация в цитоплазме не вернется к исходному низкому значению. Мембрана саркоплазматического ретикулума содержит Са2+-АТФазу — интегральный белок, осуществляющий активный транспорт Са2+ из цитоплазмы обратно в полость саркоплазматического ретикулума. Са2+ высвобождается из ретикулума в результате распространения потенциала действия по Т-трубочкам ; для его возвращения в ретикулум нужно гораздо больше времени, чем для выхода. Поэтому повышенная концентрация Са2+ в цитоплазме сохраняется в течение некоторого времени и сокращение мышечного волокна продолжается после завершения потенциала действия.

Читайте также:  Разрешено делать ремонт в какое время

В состоянии покоя в мышечном волокне концентрация свободного ионизированного Са2+ в цитоплазме вокруг толстых и тонких филаментов очень низка, около одной десятимиллионной доли моля/л. При такой низкой концентрации ионы Са2+ занимают очень небольшое количество участков связывания на молекулах тропонина, поэтому тропомиозин блокирует активность поперечных мостиков . После потенциала действия концентрация ионов Са2+ в цитоплазме быстро возрастает, и они связываются с тропонином , устраняя блокирующий эффект тропомиозина и инициируя цикл поперечных мостиков. Источником поступления Са2+ в цитоплазму является саркоплазматический ретикулум мышечного волокна.

Электромеханическое сопряжение в мышцах

Общим для любых мышечных клеток является процесс освобождения ионов Са 2+ из внутриклеточных депо — саркоплазматического ретикулума и дальнейшая активация сокращения. Ход кальциевого выброса из СР экспериментально наблюдается с помощью люминесцирующего в присутствии ионов Са 2+ белка экворина, который был выделен из светящихся медуз.

3 — кальций, поступающий в клетку, активирует мембрану СР, являющегося внутриклеточным депо ионов Са 2+ (в СР их концентрация достигает ≈ 10 -3 моль / л), и высвобождает кальций из пузырьков СР, в результате чего возникает так называемый «кальциевый залп». Ионы Са 2+ из СР поступают на актин-миозиновый комплекс МФ, открывают активные центры актиновых цепей, вызывая замыкание мостиков и дальнейшее развитие силы и укорочения саркомера;

Электромеханическое сопряжение в мышцах

Сила сокращения скелетных мышц практически не зависит от изменений концентрации кальция во внеклеточной жидкости. Сокращение скелетных мышц полностью обеспечивается ионами кальция, поступающими в саркоплазму из цистерн саркоплазматического ретикулума, т.е. из внутриклеточных источников.

Что касается системы Т-трубочек, то они являются мощным депо кальция. Их диаметр в 5 раз, а объем жидкости в них в 25 раз больше, чем в волокнах скелетных мышц. Кроме того, в Т-трубочках имеется большое количество мукополисахаридов, несущих на поверхности отрицательный заряд. Связываясь с ионами кальция, они создают значительный запас этих ионов, способных немедленно диффундировать в саркоплазму при возбуждении.

Электромеханическое и фармакомеханическое сопряжение

фосфата (ИТФ), который открывает специфические каналы, через которые происхо­дит освобождение О 2 * из депо внутриклеточного саркоплазматнческого ретикулума. В обоих случаях активированный рецептор сперва стимулирует специфические гуано- зинтрифосфат-связывающие белки (ГТФ-связывающие белки или протеины G ).

Электромеханическое сопряжение, представленное на левой половине рис. 8—1 осуществляется, так как поверхностная мембрана гладкой мышцы содержит электро- управляемые кальциевые каналы (тот же тип ЭУКК, который принимает участие в образовании потенциала действия). Деполяризация мембраны увеличивает вероятность . открытия данных каналов и таким образом приводит к сокращению гладкомышечных . клеток и сужению сосудов. Наоборот, гиперполяризация мембраны приводит к рас­слаблению гладкой мышцы и расширению сосудов. Поскольку ЭУКК для Са 2+ частич­ но активируется низким значения мембранным потенциалом покоя гладкой мускула­туры сосудов, изменения потенциала покоя могут привести к изменениям скорости * входа кальцин в покое, а следовательно, базального состояния сократимости.

Читайте также:  Какая сейчас минимальная пенсия по старости

Электромеханическое сопряжение в мышцах

При возбуждении мембраны мышечного волокна активируются дигидропиридиновые рецепторы (DHPR), которые представляют собой модифицированные кальциевые каналы. В состоянии покоя они не пропускают ионы Са2+, однако при деполяризации изменяется пространственное расположение белков рецептора. Это приводит к активации другого кальциевого канала — рианодинового рецептора (RyR). Данный Са2+-канал обеспечивает кратковременный ток кальция в мышечное волокно, который является пусковым механизмом массивного выхода ионов Са2+ из системы L-трубочек, расположенных параллельно миофибриллам (образованы цистернами саркоплазматического ретикулума). Описанный кальций-индуцированный механизм высвобождения кальция обусловливает повышение внутриклеточной концентрации кальция с 10 -7 до 10 -5 моль/л (в 100 раз!). При этом кальций играет роль «вторичного мессенджера» и соединяется с тропонином С, что высвобождает тропомиозин для связи с актином и способствует образованию цикла поперечных связей.

Передача сигнала на двигательных концевых пластинках обеспечивается благодаря процессам деполяризации мембраны мышечного волокна и проведения возбуждения внутрь волокна через систему Т-трубочек, которые образуют выпячивания, расположенные перпендикулярно к миофибриллам.

Электромеханическое сопряжение в скелетной мышце как основа совершенствования ее механической модели и проведения контроля в спорте Сагитов Роберт Мазитович

В спорте прямую регистрацию силы тяги мышц впервые выполнили финские биомеханики под руководством P.V. Komi [93]. Спортсменам вживляли датчик для измерения силы тяги трехглавой мышцы голени. Датчик, хирургическим путем, прикрепляли к пяточному сухожилию и спустя некоторое время, необходимое для заживления раны, спортсмены выполняли различные упражнения. Были исследованы бег, прыжки в длину, педалирование на велоэргометре и другие упражнения.

Среди факторов, которые могут существенным образом повлиять на величину ЭМИ, в первую очередь следует выделить методику регистрации электрической активности мышцы (параметры биоусилителя, размеры электродов, расстояние между электродами, их положение на мышце и т.п.) и точность определения начала ее возникновения, а так же начало механического ответа мышцы. Важна не только чувствительность приборов к изменению той или иной механической величины, по которой фиксируется момент окончания ЭМИ, но и то какая механическая величина (перемещение, скорость, ускорение или сила) выбрана в качестве индикатора начала механического ответа. Существенно так же и то, в каких условиях выполняется двигательное задание (в статике, в динамике, в каком направлении выполняется движение и т.п.).

Сагитов Роберт Мазитович

Существование запаздывания механического ответа мышцы по отношению к электрическим процессам происходит не только в начале мышечного сокращения, но и при расслаблении мышцы. Однако его изучению уделено очень мало внимания, а ведь эффективность выполнения многих спортивных упражнений, особенно таких, где нужно поддерживать высокий темп движений, зависит не только от быстроты начала сокращения мышц, но и от быстроты их расслабления.

Гипотеза о возможности существования четвертой компоненты возникла в результате изучения показателей электрического и механического ответа мышцы, измеренных в начале возбуждения и сокращения икроножных мышц при разных углах в голеностопном суставе, т.е. при разной длине мышц [9, 33]. Основное внимание было сосредоточено на изучении временного интервала между началом

Читайте также:  Улуги выделю долю в доме

Физиология человека

Напротив, при повышении внеклеточной концентрации Са 2+ или при действии веществ, увеличивающих вход этого иона во время потенциала действия (адреналин, норадреналин; см. с. 465), сократимость сердца увеличивается. В клинике для усиления сердечных сокращений используют так называемые сердечные гликозиды (препараты наперстянки, строфанта и т.д.).

Рис. 19.12. Измерение времени проведения (т.е. интервала между нанесением раздражения и возбуждением участка под электродом) на препарате изолированного предсердия кролика. АВ-атриовентрикулярный узел; Г-пучок Гиса. УКС устье коронарного синуса. В нижней части рисунка приведены кривые зависимости времени проведения от расстояния между раздражающим и регистрирующим электродами в контроле и при действии ацетилхолина и норадреналина. Видно, что медиаторы вегетативных нервов влияют только на время атриовентрикулярного проведения-увеличение времени проведения соответствует снижению скорости проведения, и наоборот [по Hoffman В. F. et al. Circul Res., 7, 11 (1959)]

Электромеханическое сопряжение

«Мышечная ткань» — The channel is a tetramer comprised. Последовательность событий в формировании СН. Субстраты метаболизма. Общее строение скелетных мышц. Кальсеквестрин. Метаболизм белков. Строение RYR. Пути утилизации АТФ в мышце. Поперечно-полосатые мышцы. Инкорпорация. Ryanodine receptor. Sarcomere. Механизм развития ГКС. Last time it was found new ryanodine receptor. Формирование кислородного голода в миокарде.

«Мышцы» — Отделы тела. Группы мышц. Мышцы. Сгибатели и разгибатели. Мышцы предплечья. Строение мышц. Гладкие мышцы. Строение мышцы. Классификация мышц. Типы мышечных волокон. Структура опорно-двигательной системы. Типы мышц. Свойства мышц. Словарь. Мышца таза и бедра. Опорно-двигательная система человека. Форма мышц. Сердечная мышца. Функции активной части. Типичная скелетная мышца. Мышцы головы. Основные группы мышц человеческого тела.

Электромеханическое сопряжение в гладких мышцах происходит медленней из-за более медленного переноса кальция, чем в скелетных мышцах

К Z-мембране прикреплены нити актина. Между двумя нитями актина лежит одна толстая нить миозина (между двумя Z-мембранами) и она взаимодействует с двумя нитями актина. На нитях миозина есть выросты (ножки), на концах выростов имеются головки миозина (150 молекул миозина). Головки ножек миозина обладают АТФ-азной активностью. Так как именно головки миозина (именно эта АТФ-аза) катализирует АТФ и высвобождающаяся при этом энергия обеспечивает мышечные сокращения (при взаимодействии актина и миозина). На актине имеются активные центры определенной формы, с которым будут взаимодействовать головки миозина. Кроме этих двух важнейших сократительных белков есть еще два белка:

Сокращение мышц возникает тогда, когда в районе нитей актина и миозина создается избыток ионов кальция. Ион кальция, когда он в избытке, начинает взаимодействовать с молекулой тропонина. Возникает тропонин-кальциевый комплекс. При этом молекула тропонина меняет свою конфигурацию, причем меняет таким образом, что тропонин выталкивает молекулу тропомиозина в желобок между двумя отростками миозина (рисунок).