Этапы циклического формирования поперечных актино-миозиновых мостиков

Цикл формирования актино-миозиновых мостиков имеет 4 шага:

а) Первый шаг - связывание головки миозина с актином под углом 90^о после того, как открылись активные центры актина.

б) Второй шаг - генерация напряжения возникает благодаря тому, что головки миозина изменяют свое положение от угла 90^о до угла 45^о, передвигая филаменты миозина относительно актина:

Энергия используется при гидролизе АТФ до АДФ и неорганического фосфора (Фн).

АТФ-азную активность имеют головки миозина, активация происходит при контакте головки с актином - образовании актино-миозиновых поперечных мостиков.

в) Третий шаг - отделение головки миозина от актина. Это происходит благодаря синтезу молекулы АТФ, которая занимает место опять на головке миозина.

При отсутствии синтеза АТФ, поперечные мостики не разъединяются (например - трупное окоченение).

в) Четвертый шаг - поперечный мостик с молекулой АТФ на головке миозина занимает свое начальное положение - под углом 90^о относительно активного центра актина и начинается новый цикл.

 

Расслабление мышцы возникает тогда, когда Са²⁺ удаляется из цитоплазмы кальциевыми насосами (Са²⁺-АТФ-аза), которые расположены на мембране СР. Когда концентрация Са²⁺ становится ниже 0,1 μмоль/л, тропомиозин занимает свое начальное расположение, потому что тропонин уже не соединяется с ионами кальция при снижении его концентрации, образование поперечных актино-миозиновых мостиков прекращается.

Мышцы имеют последовательно расположенные: а) сократительные элементы мышечных волокон - актин, миозин (a); б) эластичные элементы - сухожилие и другие структуры (b). Во время сокращения мышц происходит взаимодействие сократительных и эластических элементов, которое характеризует сократительные свойства мышц:

Виды сокращения мышц.

Изометрическое сокращение возникает тогда, когда оба конца мышцы фиксированы и мышца не изменяет своей длины при сокращении, но повышается ее напряжение.

Изотоническое сокращение возникает тогда, когда происходит при сокращении уменьшения длины мышце без изменения ее напряжения.

В зависимости от частоты раздражения возникают такие виды сокращения: одиночные, тетанические (тетанус).

Одиночное сокращение возникает при нанесении одного раздражения и имеет такие периоды: а) латентный (1), б) сокращение (2), в) расслабление (3):

Тетаническое сокращение (тетанус) возникает при повторной стимуляции мышц во время одиночного сокращения. При этом в цитоплазме мышечных волокон повышается концентрация ионов кальция, которые высвобождаются из СР, образуется больше поперечных актино-миозиновых мостиков, увеличивается напряжение мышечных волокон.

Гладкий тетанус возникает в том случае, когда повторная стимуляция приходится на период сокращения мышц.

Зубчатый тетанус возникает в том случае, когда повторная стимуляция приходится на период расслабления мышц.

Амплитуда (сила) одиночного сокращения мышц меньше, чем тетанического сокращения. Амплитуда гладкого тетануса больше, чем зубчатого тетануса.

Сила мышц. Различают максимальную и абсолютную силу.

Максимальная сила определяется тем максимальным грузом, какой мышца еще способна поднять. Сила тем большая, чем больший диаметр и “физиологическое” поперечное сечение мышцы. Так, икроножная мышца, которая имеет значительное физиологическое поперечное сечение, может развивать силу до 400 кг, еще большая 1 ягодичной мышцы – 1200 кг, максимальная сила, которую развили бы все мышцы тела человека, если бы сократились одновременно, равняется почти 22 т.

Абсолютная сила – это отношение максимальной силы к площади поперечного сечения мышцы. Абсолютная сила скелетных мышц человека составляет 3-4 кг/см² площади сечения, икроножной мышцы – 5,9 кг/см², жевательной – 10 кг /см², трехглавой мышцы плеча – 16, 8 кг/см². При тренировке мышц, которая сопровождается их рабочей гипертрофией, сила мышц увеличивается.

Сила сокращения мышечного волокна зависит от количества поперечных актино-миозиновых мостиков, которые образуются во время сокращения, а количество поперечных мостиков зависит: а) от концентрации ионов кальция в миоплазме, б) от начальной длины мышечного волокна – степени его растяжения.