Физиология мышц. Структура протофибрилл

Приведите классификацию мышечной ткани. Где в организме встречается каждый вид ткани?
- Поперечнополосатая скелетная
- Поперечнополосатая сердечная
- Гладкая

Поперечнополосатые скелетные мышцы - это мышцы опорнодвигательного аппарата, жевательные, дыхательные, глазодвигательные и др. Поперечнополосатая сердечная мышца образует миокард. Гладкие мышцы включены в состав стенок внутренних органов, сосудов и т.д.

Какими физиологическими свойствами обладают мышцы? Все мышцы обладают следующими основными свойствами:
- возбудимостью - способностью отвечать на достаточный по силе раздражитель возникновением потенциала действия;
- проводимостью - способностью к проведению потенциала действия вдоль мышечного волокна;
- сократимостью - способностью изменять свою длину и напряжение при возбуждении;
- лабильностью - способностью ткани воспроизводить максимально возможную частоту раздражений в виде возбуждений без искажения ритма.

Назовите физические свойства мышц.
- Растяжимость - способность мышцы изменять длину под действием растягивающей ее силы.
- Эластичность - способность мышцы восстанавливать первоначальную длину или форму после прекращения действия растягивающей или деформирующей силы.
- Пластичность - способность сохранять приданную растяжением длину без изменения напряжения.

Какие функции выполняют поперечнополосатые скелетные мышцы? Поперечнополосатые скелетные мышцы являются составной частью опорно-двигательного аппарата человека. Они выполняют следующие функции:
- обеспечивают определенную позу тела человека;
- перемещают тело человека в пространстве;
- перемещают отдельные части тела относительно друг друга;
- участвуют в образовании тепла;
- являются депо гликогена и резервом белков;
- выполняют механическую защиту внутренних органов.

Какова иерархическая классификация структурных компонентов скелетной мышцы? Отдельные клетки скелетной мышцы называются миоцитами, или мышечными волокнами. Отдельные мышечные волокна окружены слоем соединительной ткани, называемой эндомизием. Группы мышечных волокон собраны в пучки, которые окружены слоем соединительной ткани, называемой перимизием. Группы пучков составляют собственно мышцу (рис 14).

Рис. 14. Иерархия структурных компонентов скелетной мышцы - от целой мышцы до сократительных нитей

Мышечное волокно состоит из миофибрилл - нитей, тянущихся от одного конца миоцита до другого. В одном волокне может насчитываться более 2000 миофибрилл, которые группируются в пучки по 4-20 штук в каждом.

В свою очередь миофибрилла образована параллельно лежащими нитями - протофибриллами, расположенными в строго упорядоченной последовательности. В одной миофибрилле их насчитывается 2000-2500. Имеется два типа протофибрилл - толстые и тонкие. Толстые нити состоят из белка миозина, а гонкие - из актина.

Какова структура протофибрилл? Толстые протофибриллы образованы молекулами миозина. На миозиновых нитях имеются биполярно отходящие выступы, получившие название поперечных мостиков (рис. 15). Поперечные мостики, состоящие из головки и шейки, протянувшиеся от миозиновых нитей, в спокойном состоянии не могут соединиться с актиновыми нитями. В основании головки миозина имеется фермент АТФаза, который активируется при взаимодействии миозиновой головки с актиновой нитью.

Рис. 15. Актиновая и миозиновая нити. Вид на продольном сечении волокна (А). Актиновая нить и головка миозиновой нити на поперечном сечении, показано действие Са²⁺(Б)

Актиновая нить состоит из двух закрученных одна вокруг другой цепочек мономеров актина (рис. 15А). Похожая структура получится, если взять две нити бус и скрутить их в виде спирали по 14 бусин в каждом витке.

Тонкие протофибриллы в своем составе имеют так называемые регуляторные белки - тропонин и тропомиозин, которые объединяют в тропонип-тропомиозиповый комплекс (ТТК). Через регулярные промежутки актиновые цепочки несут сферические молекулы тропонина, а в желобках между двумя цепочками лежат нити тропомиозина.

В отсутствие Са²⁺, то есть при расслабленном состоянии миофибрилл, ТТК располагается так, что закрывает активные центры актиновых нитей, блокируя прикрепление поперечных миозиновых мостиков. И напротив, под влиянием Са²⁺ молекулы ТТК глубже опускаются в желобки между цепочками мономеров актина, открывая активные участки для прикрепления поперечных мостиков толстых нитей (рис. 15Б).