Химизм и механизм мышечного сокращения (Химические превращения)
Схема взаимного расположения поверхности мембраны (1), поперечных трубочек (2), саркоплазматического ретикулума (3) и 
микрофибрилл (4) в скелетном мышечном волокне: А — анизотропный диск; I — изотропный диск; Z — мембрана актиновых нитей.
Химические превращения, в ходе которых происходит сокращение мышцы, к настоящему времени изучены достаточно хорошо. Однако далеко не полностью даны ответы на вопросы: почему АТФ является единственным (из известных) источником энергии, трансформирующимся непосредственно в механическую энергию? Каковы механизмы этого перехода?
Процесс трансформации энергии, аккумулированной в АТФ, в механическую работу реализуется в миофибриллах. Миофибриллы состоят из толстых и тонких протофибрилл (миофиламентов). Толстые протофибриллы — это структурные единицы белка миозина, тонкие — актиновые нити. Актиновые нити прикреплены к особым белковым образованиям — Z-пластинам. Толстые миозиновые волокна лежат между актиновыми. Мембрана мышечного волокна через каждые 2 — 3 мкм втягивается между сократительными структурами, образуя сеть каналов — саркоплазматический ретикулум.
В каналах саркоплазматического ретикулума содержится избыточное количество ионов Са2+ (концентрация их в каналах примерно в 10 000 раз выше, чем в цитоплазме).
Непосредственное отношение к мышечному сокращению имеют 4 вида белков миофибрилл: миозин, актин, тропомиозин и тропонин. Они составляют около 80% всех мышечных белков.
«Физиология человека», Н.А. Фомин
На кривой записи одиночного сокращения можно выделить следующие периоды: скрытый период — время от начала действия раздражителя до начала видимого сокращения; период сокращения — от начала до вершины кривой; период расслабления — от вершины кривой до исходной длины мышцы. При средней длительности одиночного сокращения икроножной мышцы лягушки, равной 0,1 с, скрытый период составляет около 0,01…
Гладкий тетанус не имеет и кратковременных периодов расслабления. В экспериментальных условиях гладкий тетанус может быть получен при интервалах между двумя смежными стимулами, равными или незначительно превышающими длительность абсолютной рефрактерной фазы. Для получения зубчатого тетануса необходимы более длительные интервалы между следующими друг за другом раздражающими стимулами. Этот интервал должен быть не меньшим, чем время от начала…
Сила сокращения мышцы зависит от целого ряда факторов. Наиболее важными из них являются величина физиологического поперечника мышцы, число нервно-мышечных единиц, вовлекаемых в работу, микро- и макроструктура мышц. Предварительно растянутая мышца укорачивается на большую величину. Одиночное мышечное волокно развивает усилие до 100 — 200 мг. Чем больше суммарное поперечное сечение всех входящих в мышцу мышечных волокон…
Работоспособность мышцы определяется количеством выполненной работы и численно равна произведению массы перемещаемого груза на высоту. При увеличении отягощения снижается высота, на которую может быть поднят груз. Суммарная работоспособность достигается при средних отягощениях (закон оптимальных нагрузок). В сокращении гладких мышц имеются существенные отличия от функции скелетных, поперечнополосатых мышц. Волна сокращения распространяется со скоростью от 10 —…
Сокращение и расслабление мышцы осуществляется за счет потенциальной химической энергии, которая освобождается при расщеплении богатых энергией органических веществ. В организме животного такими источниками энергии являются аденозинтрифосфорная (АТФ) и креатинфосфорная (КрФ) кислоты, а также углеводы, белки и жиры, входящие в состав пищевых веществ. Первичным источником химической энергии, трансформируемой в механическую энергию мышечного сокращения, является АТФ. При…
