ВВЕДЕНИЕ
1 МЕХАНИКА И ЭНЕРГЕТИКА МЫШЕЧНОГО СОКРАЩЕНИЯ
1.1 Анатомо-физиологические особенности строения мышечного волокна
1.2 Электрические явления в мышце при сокращении
1.3 Механика и энергетика мышечного сокращения
2 РОЛЬ АТФ И СА2+ В ПРОЦЕССЕ МЫШЕЧНОГО СОКРАЩЕНИЯ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ВВЕДЕНИЕ
Способность двигаться - одно из характерных свойств всех живых организмов, от самых простых до самых сложных. Сокращение различных мышц и движение листьев растений, биение ресничек и движение жгутиков, деление клеток и движение протоплазмы - все эти различные формы проявления двигательной активности имеют одну общую характеристику - преобразование химической энергии, выделяющейся в процессе гидролиза АТФ в конечный продукт – механическая энергия [2].
Белковые структуры, участвующие в гидролизе АТФ и генерации силы, представляют собой миозин и актин или кинезин и тубулин. Во время сокращения мышцы механическую работу выполняет фермент, организованный в надмолекулярные структуры - миозин-АТФаза и актин. Кальций - регулятор двигательной активности мышц. В немышечных клетках, кроме кальция, существуют и другие способы регуляции.
Выяснение молекулярных механизмов генерации силы, преобразования химической энергии гидролиза АТФ в механическую работу, а также механизмов регуляции этих процессов является основной задачей биофизики биологической подвижности.
1 МЕХАНИКА И ЭНЕРГЕТИКА МЫШЕЧНОГО СОКРАЩЕНИЯ
1.1 Анатомо-физиологические особенности строения мышечного волокна
Мышечное волокно представляет собой клетку цилиндрической формы. В мышце с параллельно расположенными волокнами они обычно прикрепляются к обоим сухожилиям, но в очень длинных мышцах большое количество волокон короче всей мышцы. Такие мышечные волокна прикрепляются одним концом к сухожилию, а другим концом - к соединительнотканным мостикам внутри мышц. Мышечное волокно покрыто тонкой эластичной мембраной - сарколеммой [9].
Ее структура аналогична структуре мембран других клеток, особенно нервных клеток. Мембрана мышечных клеток играет важную роль в генерации и доставке возбуждения.
Внутреннее содержимое мышечного волокна называется саркоплазмой.
Он также состоит из 2 частей:
Первая часть - саркоплазматический матрикс - жидкость, в которую погружены сократительные элементы мышечных волокон - миофибриллы. Эта жидкость содержит растворимые белки, гранулы гликогена, капли жира, вещества, содержащие фосфаты и другие небольшие молекулы и ионы.
Вторая часть саркоплазмы - это саркоплазматический ретикулум. Это означает систему сложных взаимосвязанных элементов в виде удлиненных сумок и параллельных им продольных трубок между миофибриллами.
Мышечное волокно изнутри пересечено поперечными канальцами. Выстилающие их мембраны структурно похожи на сарколемму.
2 РОЛЬ АТФ И СА2+ В ПРОЦЕССЕ МЫШЕЧНОГО СОКРАЩЕНИЯ
Молекулярный механизм сокращения мышечных волокон заключается в том, что потенциал действия, возникающий в области замыкательной пластинки, распространяется глубоко в волокно через систему поперечных канальцев и вызывает деполяризацию мембран цистерн саркоплазматического ретикулума и высвобождение из них ионов кальция.
Свободные ионы кальция в межфибриллярном пространстве запускают процесс сокращения.
Ряд процессов, которые заставляют потенциал действия распространяться глубоко в мышечное волокно, высвобождают ионы кальция из саркоплазматической сети, взаимодействуют с сократительными белками и укорачивают мышечное волокно, известны как «электромеханическое соединение» [6].
Когда концентрация ионов Са2+ в межмиофибриллярном пространстве ниже 10, тропомиозин располагается таким образом, что блокирует прикрепление поперечных миозиновых мостиков к актиновым филаментам.
Миозиновые поперечные мостики не взаимодействуют с актиновыми филаментами. Движение актиновых и миозиновых нитей относительно друг друга отсутствует. Таким образом, мышечные волокна находятся в расслабленном состоянии [8].
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В ходе проделанной работы были сделаны следующие выводы:
Сокращение - изменение механического состояния миофибриллярного сократительного аппарата мышечных волокон в результате действия нервных импульсов.
Непосредственным источником энергии для сокращения мышц является расщепление высокоэнергетического вещества АТФ.
Молекулярный механизм сокращения мышечных волокон заключается в том, что потенциал действия, возникающий на мембране в области концевой пластинки, распространяется по системе поперечных канальцев вглубь волокна, вызывая деполяризацию мембран цистерн саркоплазматического ретикулума и высвобождение из них ионов кальция.
Свободные ионы кальция в межфибриллярном пространстве запускают процесс сокращения.
Ряд процессов, которые заставляют потенциал действия распространяться глубоко в мышечное волокно, высвобождают ионы кальция из саркоплазматического ретикулума, взаимодействуют с сократительными белками и укорачивают мышечное волокно, называется «электрическая связь».
1. Антонов, В.Ф. Биофизика: Учебник для студентов высших учебных заведений / В.Ф. Антонов, А.М. Черныш, В.И. Пасечник. - М.: ВЛАДОС, 2006. - 287 c.
2. Артюхов, В.Г. Биофизика / В.Г. Артюхов. - М.: Академический проект , 2009. - 294 c.
3. Берман, Г.Н. Биофизика: Учебное пособие / Г.Н. Берман. - СПб.: Лань, 2012. - 240 c.
4. Блазис, К. Физиология сердечно-сосудистой системы: Учебное пособие / К. Блазис. - СПб.: Лань, 2013. - 160 c.
5. Богомолова, Е.С. Анатомия и физиология человека: Учебник / Е.С. Богомолова, М.Я. Брынь, В.А. Коугия и др. - СПб.: Лань, 2015. - 368 c.
6. Волькенштейн, М.В. Биофизика / М.В. Волькенштейн. - СПб.: Лань, 2012. - 608 c.
7. Гайворонский, И.В. Анатомия и физиология человека: Учебник / И.В. Гайворонский. - М.: Академия, 2019. - 208 c.
8. Даринский, Ю.А. Физиология человека: Учебник / Ю.А. Даринский. - М.: Академия, 2008. - 352 c.
9. Комов, В.П. Биохимия: Учебник / В.П. Комов, В.Н. Шведова. - Люберцы: Юрайт, 2015. - 640 c.
10. Логинов, В.А. Анатомия и биохимия человека за 60 секунд / В.А. Логинов. - М.: АСТ, 2018. - 200 c.
