El mecanisme de la contracció muscular. Les funcions i propietats de múscul esquelètic

La contracció muscular - és un procés complex que consta d'una sèrie d'etapes. Els principals components aquí són la miosina, actina, troponina, tropomiosina i actomiosina, i els ions de calci i compostos que proporcionen energia muscular. Tingueu en compte els tipus i mecanismes de contracció muscular. Estudiem, de la qual estan fets i els passos necessaris per al procés cíclic.

musculatura

Els músculs es combinen en grups, que tenen el mateix mecanisme de la contracció muscular. De la mateixa manera que es divideixen en 3 tipus:

• músculs estriats del cos;
• músculs estriats de les aurícules i els ventricles del cor;
• òrgans musculars llisos, vasos sanguinis i pell.

els músculs estriats són part del sistema múscul-esquelètic, sent una part d'ella, ja que a més d'ells, això inclou tendons, lligaments, ossos. En implementar el mecanisme de la contracció muscular, dugui a terme les següents tasques i funcions:

• cos es mou;
• parts del cos es mouen un respecte a l'altre;
• el cos està suportat en l'espai;
• es genera calor;
• l'escorça és activat per aferents als camps receptius de múscul.

Del múscul llis és:

• aparell de motor dels òrgans interns, que inclou l'arbre bronquial, els pulmons i el tub digestiu;
• els limfàtics i circulatoris sistemes;
• sistema d'òrgans urogenitals.

propietats fisiològiques

Igual que tots els vertebrats en el cos humà hi ha tres propietats més importants de les fibres musculars esquelètiques:

• la contractilitat - reduir i canviar la tensió quan està excitat;
• conductivitat - capacitat de moviment al llarg de la fibra;
• excitabilitat - respondre a un estímul canviant el potencial i ió permeabilitat de la membrana.

Els músculs són excitats i comencen a declinar per impulsos nerviosos procedents del centre. No obstant això, sota condicions artificials mitjançant l'estimulació elèctrica. El múscul pot llavors ser irritat directament (estimulació directa) o mitjançant el múscul que innerven els nervis (estimulació indirecta).

tipus de talls

El mecanisme de contracció muscular mitjans de conversió d'energia química en treball mecànic. Aquest procés es pot mesurar experimentalment amb la granota: la seva càrrega múscul del panxell de baix pes, i després irrita electroimpulses llum. La reducció, en la qual el múscul es torna més curt, anomenat isotònica. escurçament es produeix contracció quan isomètrica. Els tendons no permeten el desenvolupament de la força muscular escurçat. Un altre mecanisme auksotonichesky de la contracció muscular implica condicions d'estrès intens quan el múscul s'escurça manera mínima, i el poder per arribar a un màxim.

L'estructura i la innervació del múscul esquelètic

El estriat múscul esquelètic inclou una varietat de fibres en el teixit connectiu i es fixa als tendons. En algunes fibres musculars estan disposats en paral·lel a l'eix llarg, i que en altres són vistes obliqües, estar connectada a una tyazhu tendó i pinnades tipus central.

La característica principal de la fibra és la massa sarcoplasma de fils fins - miofibril·les. Són àrees brillants i fosques alternades entre si, mentre que les fibres estriades adjacents estan al ras - en secció transversal. Això es tradueix en secció transversal, de bandes al voltant de les fibres musculars.

Sarcòmer és un complex, fosc i dos discos de llum, i delimitada línies en forma de Z. Els sarcòmers - un aparell contràctil del múscul. Resulta que la fibra muscular contràctil consisteix en:

• aparell contràctil (sistema de miofibril·les);
• aparell tròfic amb mitocòndries, complex de Golgi i feble reticle endoplàsmic ;
• el dispositiu de membrana;
• aparell de referència;
• aparell nerviós.

fibra muscular es divideix en 5 parts amb les seves estructures i funcions, i és una part integral del teixit muscular.

innervació

Aquest procés en les fibres musculars estriades realitzades per fibres nervioses, a saber, els axons de les neurones motores de la medul·la i la tija cerebral espinal. Un motoneurones innerven diverses fibres musculars. Complex amb un neuromotor motoneurones i les fibres musculars innervades anomenat (HME) o una unitat de motor (MU). Mitjana del nombre de fibres, que innerva 1 motoneurona, caracteritza el múscul DE, diu densitat d'innervació recíproca. Aquest últim és el més gran dels músculs, on els petits moviments i "fina" (ulls, dits, llengua). El seu valor és petit, per contra, en el múscul amb un moviment de "gruix" (per exemple, el tors).

Innervació pot ser simple i múltiple. En el primer cas es realitza terminacions de motor compactes. En general, és habitual que els grans neurones motores. Les fibres musculars (anomenats en aquest cas, física, o ràpid) la generació de Pd (potencials d'acció) que s'aplica a ells.

innervació múltiple es produeix, per exemple, en els músculs externs de l'ull. Això no es genera un potencial d'acció, ja que la membrana no hi ha canals de sodi electroexcitability. Es distribueixen al llarg de la despolarització de la fibra de les terminacions sinàptiques. Això és necessari per tal d'activar el mecanisme de la contracció muscular. El procés aquí no és tan ràpid com en el primer cas. Per tant, se l'anomena lenta.

L'estructura de les miofibril·les

investigació de la fibra muscular porta a terme avui en dia sobre la base de la difracció de raigs X, microscòpia electrònica, i mètodes histoquímics.

Es calcula que a cada miofibrilla, el diàmetre és 1 micra, inclou aproximadament 2500, és a dir protofibrillas allargats molècules proteïnes polimeritzades (actina i miosina). protofibrillas d'actina miosina dues vegades més prim. En repòs, aquests músculs estan situats de manera que les puntes de filaments d'actina penetren en els espais entre les protofibrillas de miosina.

Una estreta franja de llum en el disc A és lliure dels filaments d'actina. A Z membrana les manté juntes.

A la miosina filaments tenen protuberàncies transversals de fins a 20 nm, en els caps que és aproximadament 150 molècules de miosina. Ells surten biopolyarno, i cada myosinic cap es connecta als filaments d'actina. Quan hi ha tensió en els filaments d'actina miosina centres, de filaments d'actina és a prop del centre del sarcòmer. Al final dels filaments de miosina arribar a la línia de Z. Després prenen tot un sarcòmer, i l'actina es troben entre ells. Alhora condueixo longitud es redueix, i, al final, desapareix per complet, juntament amb el que la línia Z es torna més gruixuda.

Per tant, segons la teoria de moure els fils, a causa de la reduïda longitud de les fibres musculars. La teoria, anomenada "engranatges", va ser desenvolupat per Huxley i Hanson en la meitat del segle XX.

Mecanisme de la contracció de les fibres musculars

La teoria principal és que no filament (miosina i actina) s'escurcen. La seva longitud es manté sense canvis i la tensió muscular. Però feixos de filaments prims, lliscar, anar entre els filaments gruixuts, disminueix el grau de solapament, de manera que hi ha una reducció.

El mecanisme molecular de la contracció muscular és com segueix lliscant els filaments d'actina. cap de miosina connectat protofibrillas amb l'actina. Amb els seus vessants hi ha lliscant, es mou de filaments d'actina al centre del sarcòmer. A causa de l'organització bipolar de molècules de miosina en ambdós costats dels filaments, les condicions per al lliscament dels filaments d'actina en diferents direccions.

Quan la relaxació muscular cap de miosina s'allunya dels filaments d'actina. Amb un full de la tensió del múscul relaxat fàcil resistir molt menys. Per tant, s'allarguen de forma passiva.

etapes de reducció

El mecanisme de la contracció muscular es pot dividir breument en les següents etapes:

1. fibra muscular s'estimula quan un potencial d'acció es subministra des de les neurones motores de les sinapsis.
2. El potencial d'acció es genera a la membrana de la fibra muscular, i després s'estén a les miofibril·les.
3. parell electromecànic consumat que representa una conversió de elèctrica en PD lliscament mecànic. Això implica necessàriament ions de calci.

ions de calci

Per a una millor comprensió del procés d'activació de la fibra de ions de calci és convenient considerar l'estructura dels filaments d'actina. La seva longitud és d'aproximadament 1 micròmetre, el gruix - del 5 al 7 nm. Aquest és un parell de fils retorçats, que s'assemblen el monòmer d'actina. Aproximadament cada 40 nm aquí són molècula de troponina esfèrica, i entre les cadenes - tropomiozinovye.

Quan els ions de calci estan absents, és a dir miofibril·les relaxar molècules tropomiozinovye llargs bloquegen la unió de les cadenes d'actina i ponts de miosina. Però quan els ions de calci activats tropomiozinovye molècules enfonsen zones més profundes i obertes.

A continuació, els ponts de miosina estan units als filaments d'actina i escissions d'ATP i desenvolupa la força muscular. Això és possible a causa del impacte de la troponina calci. En aquesta molècula aquesta última es deforma, empenyent d'aquesta manera la tropomiosina.

Quan el múscul està relaxat, és 1 gram de pes humit conté més d'1 mmol de calci. Les sals de calci són aïllades i especials instal·lacions d'emmagatzematge. Altrament, els músculs sempre serien disminuït.

calci dipositat com segueix. En les diferents àrees de les cèl·lules del múscul diafragma dins de la fibra són tubs pels que hi ha una connexió amb el medi ambient fora de les cèl·lules. És un sistema de túbuls transversals. Un sistema és perpendicular als extrems longitudinals dels quals - vesícules (terminal) tancs es disposen en estreta proximitat amb el sistema de diafragmes transversals. Obtingut juntament tríada. Va ser en vials de calci emmagatzemats.

Des PD es distribueix en la cèl·lula, i hi ha una conjugació electromecànic. L'excitació penetra a la fibra passa a un sistema allibera longitudinal de calci. Així, el mecanisme de reducció es porta a les fibres musculars.

3 procés amb ATP

En la interacció de les dues cadenes en presència d'ions de calci juga un paper considerable ATP. En implementar el mecanisme de contracció muscular dels músculs esquelètics, l'energia de l'ATP s'utilitza per a:

• funcionament de sodi i de potassi de la bomba que manté una concentració constant d'ions;
• aquestes substàncies sobre diferents costats de la membrana;
• filaments d'escurçament miofibril lliscant;
• bomba de calci treball d'actuació per relaxar-se.

ATP és la membrana cel·lular, els filaments de miosina i les membranes del reticle sarcoplásmico. Els enzims descomponen i eliminar-se de la miosina.

consum d'ATP

Se sap que els caps de miosina interactuen amb l'actina i conté elements per l'escissió ATP. Darrera actina i la miosina activada en presència de ions de magnesi. Per tant enzim d'escissió té lloc quan es munta al cap de miosina actina. El més gran dels ponts creuats, la velocitat de divisió serà més gran.

mecanisme d'ATP

Després de la terminació del moviment de la molècula d'AFL proporciona energia per a la separació de la reacció implicada en l'actina i la miosina. cap de miosina separat, ATP s'escindeix a fosfat i ADP. El nou extrem està connectat molècula d'ATP i es reprèn el cicle. Tal és el mecanisme de la contracció muscular i la relaxació en el nivell molecular.

L'activitat de ponts creuats durarà només el temps que es produeix la hidròlisi d'ATP. Si bloqueja els ponts de l'enzim no s'uneixen de nou.

Amb l'inici de la mort de l'organisme a nivell d'ATP en les cèl·lules caigudes i ponts romanen de forma estable fixats als filaments d'actina. Així que no és l'etapa del rigor mortis.

la resíntesi d'ATP

Resíntesi es pot implementar de dues maneres.

Per transferència enzimàtica de grup fosfat del fosfat de creatina a l'ADP. Atès que les existències de creatina en la cèl·lula molt més la resíntesi d'ATP en pràctica molt ràpidament. Alhora, per l'oxidació de l'àcid pirúvic i la resíntesi d'àcid làctic serà lenta.

ATP i CP poden desaparèixer del tot si és resíntesi verins trencats. A continuació, la bomba de calci parada de treball, el que resulta en el múscul es redueix de forma irreversible (és a dir, vénen contractura). Per tant, el mecanisme de contracció muscular trencat.

procés de la fisiologia

En resum, s'observa que la disminució de les fibres musculars s'escurça en cadascuna de les miofibril·les sarcòmers. Els filaments de miosina (gruix) i actina extrems connectats (fi) en un estat relaxat. Però la principal és el moviment de lliscament cap a l'altra quan s'implementa el mecanisme de la contracció muscular. Fisiologia (breument) explica el procés quan la miosina influenciats s'allibera l'energia necessària per convertir ATP en ADP. D'aquesta manera es realitzarà l'activitat de la miosina només quan un contingut suficient d'ions de calci s'acumulen en el reticle sarcoplásmico.