מנגנון התכווצות השריר. הפונקציות והמאפיינים של שרירי שלד

התכווצות שרירים - היא תהליך מורכב הכולל מספר שלבים. הרכיבים העיקריים כאן הם השרירן, יקטינו, טרופונין, tropomyosin ו actomyosin, ויוני סידן ותרכובות המספקות אנרגיה בשריר. קח למשל את הסוגים ומנגנונים של התכווצות שרירים. בואו ללמוד, שממנו הם עשויים ו צעדים דרושים לתהליך המחזורי.

שרירים

השרירים מאוחדים בקבוצה, אשר יש את אותו מנגנון של התכווצות שרירים. באותה מידה הם מחולקים 3 סוגים:

• שרירים מפוספסים של הגוף;
• שרירים מפוספסים של פרוזדורי חדרים של הלב;
• איברי שריר חלק, כלי דם ועור.

שרירים מפוספסים הם חלק של מערכת השלד והשרירים, להיות חלק ממנה, כי בנוסף להם, וזה כולל גידים, רצועות, עצמות. בעת הטמעת מנגנון התכווצות השריר, לבצע את המשימות ואת הפונקציות הבאות:

• הלך גוף;
• חלקי גוף מועברים ביחס לזה;
• הגוף נתמך במרחב;
• החום שנוצר;
• קליפת המוח מופעלת על ידי מביא אל השדות הפתוחים של שריר.

שריר חלק הוא:

• מנגנון מנוע של האיברים הפנימיים, אשר כולל לעץ הסימפונות, ריאות ואת צינור העיכול;
• מערכות הלימפה וכלי דם;
• אברי מערכת ואברי מין.

מאפיינים פיזיולוגיים

כמו כל בעלי החוליות בגוף האדם ישנם שלושה מאפיינים החשובים ביותר של סיבי שריר שלד:

• התכווצות - להפחית ולשנות את המתח כאשר נרגש;
• מוליכות - קיבולת תנועה ברחבי הסיבים;
• רגישות - להגיב לגירוי על ידי שינוי החדירות פוטנציאליות יון הממברנה.

שרירים הם נרגשים להתחיל לרדת על ידי דחפים עצביים המגיעים למרכז. אבל בתנאים מלאכותיים באמצעות גירוי חשמלי. השריר יכול אז להיות מגורה באופן ישיר (גירוי ישיר) או דרך שריר העצב innervating (גירוי עקיף).

סוגים של קיצוצים

המנגנון של התכווצות שרירים אומר המרה של אנרגיה כימית לעבודה מכאנית. תהליך זה יכול להימדד על ידי הניסוי עם הצפרדע: המשקל הקל העומס בשריר השוק שלה, ולאחר מכן electroimpulses עורר בקלות. הירידה, שבו השריר מתקצר, שנקרא איזוטוני. קיצור מתרחש כאשר כיווץ איזומטרי. הגידים אינם מאפשרים פיתוח של חוזק השריר מתקצר. מנגנון נוסף auksotonichesky של התכווצות השריר כרוכה בתנאים של לחץ אינטנסיבי כאשר השריר מתקצר באופן מינימלי, ואת הכוח להגיע למקסימום.

המבנה ואת העצבוב של שרירי השלד

תילומית שרירי השלד כוללים מגוון של סיבים ברקמות חיבור וקבועים אל הגידים. בחלק סיבי שריר מסודר מקביל לציר הארוך, ובמקרים אחרים הם נופים אלכסוניים, היצמדות סוג מהנוצה פעם tyazhu והגיד מרכזי.

התכונה העיקרית של הסיבים היא מסת sarcoplasm חוטים דקים - במיופיברילים. הם אזורים בהירים וכהים לסירוגין עם שני, בעוד הסיבים המפוספסים הסמוכים סומקים - בחתך. תוצאת הפסים צלבו סביב סיבי השריר.

Sarcomere הוא דיסקים אור מורכבים, כהים ושני, והוא מופרד קווים בצורת Z. סרקומר - מנגנון התכווצות של שריר. מתברר כי סיב השריר המתכווץ מורכב:

• מנגנון ההתכווצות (מערכת במיופיברילים);
• מנגנון טרופי עם המיטוכונדריה, מורכבי גולגי חלש reticulum endoplasmic ;
• מכשיר הקרום;
• מנגנון הפניה;
• מנגנון עצב.

סיב שריר מחולק 5 חלקים בעלי המבנה והתפקוד שלהם, והוא מהווה חלק בלתי נפרד של רקמת השריר.

עצבוב

תהליך זה בסיבי השריר מפוספס לפי הבנתי סיבי העצב, כלומר אקסונים של נוירונים המנוע של גזע המוח ואת חוט השדרה. motoneuron אחת המעצבבים סיבי שריר מספר. מתחם עם נוירומוטוריות motoneuron סיבי שריר מעוצבבים שנקרא (HME) או יחידת המנוע (MU). מספר ממוצע של סיבים, אשר innervates motoneuron, המאפיין את שריר DE, שנקרא צפיפות עצבוב גומלין. זה האחרון הוא גדול השריר, שבו תנועות קטנות "רזה" (עיניים, אצבעות, לשון). הערך שלה הוא קטן, להיפך, בשריר בתנועה "גסה" (לדוגמא, פלג גוף עליון).

עצבוב יכול להיות יחיד מרובה. במקרה הראשון הוא הבין סופי המנוע קומפקטיים. בדרך כלל זה אופייני הנוירונים מוטוריים גדולים. סיבי שריר (המכונים במקרה זה, פיזי, או מהר) יצירת PD (פוטנציאל פעולה) החלימו עליהם.

עצבוב כפול מתרחש, למשל, את שרירי עין החיצוניים. זה לא פוטנציאל פעולה נוצר, מאז הקרום אין תעלות נתרן electroexcitability. הם מופצים ברחבי שלילת קוטביות סיבים של סופים הסינפטי. זה הכרחי על מנת להפעיל את מנגנון התכווצות השריר. התהליך כאן הוא לא מהר כמו במקרה הראשון. לכן, זה נקרא איטי.

מבנה במיופיברילים

מחקר סיב שריר מתבצע כיום על הבסיס עקיף רנטגן, מיקרוסקופי אלקטרונים, ושיטות histochemical.

זה מחושב כי בכל myofibril, בקוטר של המהווה 1 מיקרון, כולל כ 2500 protofibrils, חלבונים ומולקולות polymerized דהיינו מוארך (אקטין שרירן). protofibrils יקטין פעמי שרירן מדלל. במצב מנוחה, השרירים האלה ממוקמים כך טיפי נימה תקטין לחדור לתוך החללים בין protofibrils השרירן.

צר רצועת אור בדיסק A הוא ללא תקטין חוטים. א 'ת' הממברנה מחזיק אותם ביחד.

יש על שרירן סיבים בליטות רוחביות עד 20 ננומטר, בתוך הראש שזה בערך 150 מולקולות מיוזין. הם יוצאים biopolyarno, וכל ראש myosinic מתחבר הנימה תקטין. כשיש מתח על החוטים של שרירן מרכזי יקטין, נימה יקטין הוא קרוב למרכז sarcomere. בסוף חוטי השרירן להגיע לקו Z. ואז לוקחים sarcomere כולו, ו תקטין הם ביניהם. במקביל אני נוהג אורך מצטמצם, ובסופו של הדבר הוא נעלם לגמרי, יחד עם מה Z הקו מתעבה.

לפיכך, על פי התיאוריה של העברת חוטים, בשל אורך מופחת של סיבי השריר. התאוריה, שנקראה "הילוך", פותחה על ידי האקסלי והנסון באמצע המאה עשרים.

מנגנון התכווצות סיב השריר

עיקר התאוריה היא שאף נימה (שרירן יקטין) מתקצר. האורך שלהם נשאר במתח ללא שינוי השריר. אבל חבילות של חוטים דקים, מחליק, ללכת בין הסיבים העבים, מקטין את מידת החפיפה, כך יש ירידה.

המנגנון המולקולרי של התכווצות שרירים היא כדלקמן ידי הזזה סיבי אקטין. ראש שרירן מחובר protofibrils עם אקטין. עם המדרונות שלהם יש זזה, להעביר נימה יקטין למרכז של sarcomere. בשל הארגון דו-הקוטבי של מולקולות מיוזין משני צידי החוטים, התנאים זזים של סיבי יקטין בכיוונים שונים.

כאשר ראש שרירן הרפיית שרירים מתרחק סיבי אקטין. עם מתח שרירים קל להחליק רגוע התנגדות הרבה פחות. לכן, הם התארכו באופן פסיבי.

צעדים לצמצום

המנגנון של התכווצות שרירים ניתן לחלק בקצרה לקראת השלבים הבאים:

1. סיב שריר מגורה כאשר פוטנציאל פעולה מסופק מן הנוירונים המוטוריים של סינפסות.
2. פוטנציאל הפעולה שנוצר על הממברנה של סיבי השריר, ולאחר מכן מתפשט במיופיברילים.
3. צמד מוכשר אלקטרומכניות מייצג מרה של חשמל לתוך PD זזה מכאנית. זה כרוך בהכרח יוני סידן.

יוני סידן

עבור הבנה טובה יותר של תהליך הפעלת סיבים של יוני סידן הוא נוח לשקול את המבנה של הנימה תקטין. אורכו כ 1 מיקרון, עובי - מ 5 עד 7 ננומטר. זהו זוג אשכולות מעווים, אשר דומים מונומר יקטין. כ כל כדורית 40 ננומטר כאן טרופונין מולקולות, ובין הרשתות - tropomiozinovye.

כאשר יוני סידן נעדר, במיופיברילים כלומר להירגע מולקולות ארוכות tropomiozinovye לחסום את הקובץ המצורף של שרשרות יקטינו וגשרי שרירן. אבל כאשר יוני סידן מופעל tropomiozinovye מולקולות לשקוע באזורים עמוקים ופתוחים.

ואז הגשרים שרירן מצורפים סיבי אקטין ו פיצולים ATP ומפתחת כוח השריר. זה מתאפשר על ידי הפעולה של טרופונין סידן. במולקולה זו שהאחרון הוא מעווה, ובכך דוחף את tropomyosin.

כאשר השריר הוא רגוע, הוא 1 גרם משקל רטוב מכיל יותר מ 1 מילימול של סידן. מלחי סידן הם מתקני אחסון מבודדים ומיוחדים. אחרת, השרירים תמיד סירב.

סידן שהופקד כדלקמן. באזורים שונים של תאי שריר הסרעפת בתוך הסיב הם צינורות שדרכם יש קשר עם הסביבה מחוץ לתאים. זוהי מערכת של tubules הרוחבי. מערכת היא בניצב הקצוות האורכים של אשר - שלפוחית (מסוף) טנקים מסודרים בסמיכות למערכת דיאפרגמה הרוחבית. יחד שהושג בשלישייה. זה היה בתוך מבחנות מאוחסן סידן.

מאז PD מופץ לתוך התא, ויש נטייה אלקטרומכניות. עירור חודר הסיבים עוברים לתוך סידן משחרר מערכת אורך. לפיכך מנגנון ההפחתה מתבצע סיבי שריר.

3 תהליך עם ATP

ביחסי הגומלין בין שני הגדילים בנוכחות סידן יוני תפקיד לא מבוטל עבור ה- ATP. כאשר יישום המנגנון של התכווצות שרירים של שרירי שלד, את האנרגיה של ה- ATP משמשת:

• מבצע של נתרן ו משאבת אשלגן אשר שומרת על ריכוז קבוע של יונים;
• חומרים אלה על צדדים שונים של הממברנה;
• זזת סיבי קיצור במיופיברילים;
• משאבת סידן איוב מתנהג להירגע.

ATP הוא קרום התא, חוטים של שרירן ממברנות הרטיקולום sarcoplasmic. אנזימים להישבר מסולק השרירן.

צריכת ATP

זה ידוע כי ראשי מיוזין אינטראקציה עם אקטין מכילים רכיבים מחשוף ATP. יקטינו שרירן מופעלים אחרונים בנוכחות יוני מגנזיום. לכן אנזים מחשוף מתרחש כאשר מחוברים לראש השרירן יקטין. ככל-לחצות הגשרים, מהירויות הפיצול תהיינה גבוהות.

מנגנון ה- ATP

לאחר השלמת התנועה של מולקולת AFL מספקת אנרגיה להפרדת התגובה המעורבת תקטין שרירן. שרירן ראש מופרד, ATP הוא בקע כדי פוספט ADP. הסוף החדש מחובר מולקולת ATP והמחזור מתחיל מחדש. כזה הוא המנגנון של התכווצות שרירים והרפיה ברמה המולקולרית.

הפעילות של-לחצות גשרים תימשך רק כל עוד הידרוליזה ATP מתרחשת. אם תחסום גשרי האנזים לא יצורפו שוב.

עם תחילת מותו של רמת האורגניזם של ATP בתאים נופל וגשרים נשארים קבועים ביציבות אל הנימה תקטין. אז יש את השלב של קישיון המוות.

resynthesis ATP

Resynthesis יכול להיות מיושם בשתי דרכים.

באמצעות העברה אנזימטי של קבוצת פוספט מן קריאטין פוספט ל ADP. מאז מניות של קריאטין בתא הרבה יותר ATP resynthesis מיושם מהר מאוד. במקביל, על ידי חמצון של פירובט ו resynthesis חומצה לקטית תהיה איטית.

ATP ו- CP עלול להיעלם לחלוטין אם resynthesis הוא רעלים שבורים. אז העבודה להפסיק משאבת סידן, וכתוצאה מכך השריר מצטמצם באופן בלתי הפיך (כלומר לבוא התכווצות). לפיכך, נשבר מנגנון של התכווצות שרירים.

תהליך פיזיולוגיה

לסיכום, נציין כי ההפחתה של סיבי השריר מתקצר בכל אחד סרקומר במיופיברילים. החוטים של שרירן (עבה) ו תקטין (דקים) קצוות מחוברים במצב רגוע. אבל הם מתחילים הזזה התנועה לכיוון אחד את השני כאשר מיושם מנגנון התכווצות השריר. פיזיולוגיה (בקצרה) מסבירה את התהליך כאשר השרירן השפיע השתחרר האנרגיה הדרושה כדי להמיר ATP ל ADP. לכן פעילות שרירן תמומש רק כאשר תוכן מספק של יוני סידן להצטבר הרטיקולום sarcoplasmic.