Het mechanisme van spiersamentrekking. De functies en eigenschappen van de skeletspier

Samentrekken van de spieren - is een complex proces dat bestaat uit een aantal fasen. De hoofdcomponenten zijn hier myosine, actine, troponine, tropomyosine en actomyosine en calciumionen en verbindingen die spier energie. Denk aan de types en de mechanismen van de spieren. Laten we onderzoeken, waaruit ze zijn gemaakt en de stappen die nodig zijn voor het cyclisch proces.

spieren

Spieren worden gecombineerd in groepen, die hetzelfde spiercontractiemechanismen hebben. Op dezelfde manier worden ze onderverdeeld in 3 types:

• gestreepte spieren van het lichaam;
• dwarsgestreepte spieren van de boezems en kamers van het hart;
• gladde spieren organen, bloedvaten en de huid.

Dwarsgestreepte spieren maken deel uit van het bewegingsapparaat, een deel van het, want naast hen, dit omvat pezen, gewrichtsbanden, botten. Bij de uitvoering van het mechanisme van de spieren, de volgende taken en functies:

• lichaam beweegt;
• lichaamsdelen worden bewogen ten opzichte van elkaar;
• het lichaam wordt ondersteund in de ruimte;
• warmte wordt gegenereerd;
• cortex wordt geactiveerd door afferente de receptieve velden van de spier.

Van gladde spier is:

• bewegingsapparaat van de inwendige organen, waaronder de bronchiale boom, longen en spijsverteringskanaal;
• het lymfatische en bloedsomloop;
• systeem urogenitale organen.

fysiologische eigenschappen

Net als alle gewervelde dieren in het menselijk lichaam zijn er drie belangrijkste eigenschappen van de skeletspieren vezels:

• contractiliteit - te verminderen en verander de spanning bij opwinding;
• geleidbaarheid - beweging capaciteit gehele vezel;
• exciteerbaarheid - reageren op een stimulus door het veranderen van de membraanpotentiaal en ionpermeabiliteit.

Spieren zijn opgewonden en beginnen te dalen door zenuwimpulsen afkomstig uit het midden. Maar onder kunstmatige omstandigheden met behulp van elektrische stimulatie. De spier kan dan geïrriteerd direct (directe stimulatie) of via de zenuw innerveren spier (onrechtstreekse stimulatie).

soorten bezuinigingen

Het mechanisme van spiersamentrekking betekent omzetting van chemische energie in mechanische arbeid. Dit proces kan experimenteel worden gemeten met kikker: haar kuitspier load laag gewicht, en irriteren electroimpulses licht. De vermindering, waarin de spier korter wordt, de zogenaamde isotone. verkorting treedt op wanneer isometrische contractie. Pezen niet de ontwikkeling van mogelijk spierkracht verkort. Een ander auksotonichesky spiercontractiemechanismen impliceert voorwaarden van intense spanning wanneer de spier verkort minimale wijze, en de kracht om een maximum te bereiken.

De structuur en innervatie van de skeletspier

De dwarsgestreepte skeletspieren bevat verschillende vezels in het bindweefsel en de pezen bevestigd. In sommige spiervezels zijn evenwijdig aan de lengteas, en in andere gevallen schuin uitzicht, is bevestigd aan een centrale pees tyazhu en geveerd type.

Het belangrijkste kenmerk van de vezel sarcoplasma massa van fijne draden - myofibrillen. Ze zijn licht en donkere gebieden elkaar afwisselen, terwijl de aangrenzende gestrieerd vezels flush - in dwarsdoorsnede. Dit resulteert in cross-banding rond de spiervezels.

Sarcomeer is een complex, donker en licht twee schijven, en gescheiden Z-vormige lijnen. Sarcomeres - een contractiele apparaat van spieren. Het blijkt dat de samentrekkende spiervezels bestaat uit:

• contractiele apparaat (myofibrils systeem);
• trofisch apparaat met mitochondria, Golgi complex en zwakke endoplasmatisch reticulum ;
• het membraanapparaat;
• referentieapparaat;
• nerveus inrichting.

Spiervezel bestaat uit 5 delen met hun structuren en functies, en is een integraal onderdeel van het spierweefsel.

innervatie

Dit proces dwarsgestreepte spiervezels gerealiseerd door zenuwvezels, namelijk axonen van motorische neuronen van het ruggenmerg en de hersenstam. Eén motoneuronen innerveren meerdere spiervezels. Complex met een motoneuronen en geïnnerveerde spiervezels genoemd neuromotor (HME) of een motoreenheid (MU). Gemiddeld aantal vezels, die een motoneuron innerveert, kenmerkt het voorste spier, genaamd wederzijdse innervatiedichtheid. De laatste is de grootste in de spieren, waar kleine bewegingen en "dun" (ogen, vingers, tong). De waarde klein, daarentegen in de spier met een "grove" beweging (bijvoorbeeld torso).

Innervatie kunnen enkel- en meervoudig zijn. In het eerste geval wordt gerealiseerd compacte motor uitgangen. Meestal is typisch voor grote motorneuronen. Spiervezels (genoemd in casu fysieke of snel) genereren PD (actiepotentialen) die van toepassing zijn.

Meerdere innervatie optreedt, bijvoorbeeld in de externe oogspieren. Dit is geen actiepotentiaal wordt gegenereerd, omdat het membraan geen electroexcitability natriumkanalen. Ze zijn verdeeld over de vezel depolarisatie van de synaptische eindes. Dit is noodzakelijk om het mechanisme van de spieren te activeren. Het proces is hier niet zo snel als in het eerste geval. Daarom wordt het langzaam genoemd.

De structuur van de myofibrillen

spiervezels hedendaagse onderzoek op basis van röntgendiffractie, elektronenmicroscopie, en histochemische methoden.

Is berekend dat per myofibril, waarvan de diameter is 1 micron, omvat ongeveer 2500 protofibrillen, d.w.z. verlengde gepolymeriseerde moleculen eiwitten (actine en myosine). Actine protofibrillen twee keer dunner myosine. In rust, zijn deze spieren bevinden zodat de actinefilament tips door te dringen in de ruimten tussen de myosine protofibrillen.

Een smalle strook van licht in de schijf A is vrij van actine filamenten. Een membraan Z houdt ze samen.

Op myosine filamenten dwarse uitsteeksels tot 20 nm, in de koppen die ongeveer 150 myosinemoleculen. Ze vertrekken biopolyarno, en elk hoofd myosinic verbindt met het actine filament. Als er spanning op de filamenten van actine centra myosine, actine filament ligt dicht bij het centrum van de sarcomeer. Aan het einde van de myosinefilamenten bereikt de lijn Z. Dan nemen ze een hele sarcomeer, en actine zijn onder hen. Tegelijkertijd rij ik dan ook af, en uiteindelijk verdwijnt geheel, samen met wat de lijn Z dikker.

Dus, volgens de theorie van bewegende draden, als gevolg van verminderde lengte van de spiervezels. De theorie, genaamd "gear", werd ontwikkeld door Huxley en Hanson in het midden van de twintigste eeuw.

Mechanisme van spiervezels samentrekken

De belangrijkste theorie is dat geen gloeidraad (myosine en actine) verkort. De lengte onveranderd en spierspanning. Maar bundels van dunne vezels te slippen, gaat tussen de dikke filamenten, vermindert de mate van overlap, zodat er een vermindering.

Het moleculaire mechanisme van spiersamentrekking is als volgt door te schuiven actine filamenten. Myosine kop verbonden protofibrillen met actine. Met hun hellingen wordt glijden, beweegt actine filament naar het midden van het sarcomeer. Vanwege de bipolaire ordening myosinemoleculen aan beide zijden van de filamenten, de voorwaarden voor het verschuiven van actine filamenten in verschillende richtingen.

Wanneer spierverslapping myosine hoofd beweegt weg van de actine filamenten. Met een eenvoudige slip ontspannen spierspanning verzet tegen veel minder. Daarom worden ze passief verlengd.

stappen reductie

Het mechanisme van spiersamentrekking kan kort worden onderverdeeld in de volgende fasen:

1. Spiervezel gestimuleerd wanneer een actiepotentiaal wordt geleverd door de motorneuronen van de synapsen.
2. De actiepotentiaal wordt gegenereerd op het membraan van de spiervezels en dan verspreidt de myofibrillen.
3. Volbracht elektromechanische stel stelt een omzetting van elektrische in mechanische schuiven PD. Dit houdt noodzakelijkerwijs calciumionen.

calciumionen

Voor een beter begrip van het proces vezels activering van calciumionen is handig om de structuur van het actine filament overwegen. Zijn lengte is ongeveer 1 micrometer dikte - 5-7 nm. Dit is een paar getwiste draden, die de actine monomeren lijken. Ongeveer elke 40 nm hier bolvormig troponine molecuul en tussen de ketens - tropomiozinovye.

Wanneer calciumionen ontbreken, dat wil zeggen myofibrils ontspannen lange tropomiozinovye moleculen blokkeren de binding van actine en myosine ketens bruggen. Maar wanneer geactiveerd calciumionen tropomiozinovye moleculen zinken dieper en open gebieden.

Dan is de myosine bruggen zijn bevestigd aan actine filamenten en ATP splits en ontwikkelt spierkracht. Dit is mogelijk te wijten aan de impact van calcium troponine. In dit molecuul laatstgenoemde wordt vervormd, waardoor de tropomyosine duwen.

Wanneer de spier ontspannen is, is 1 gram natgewicht bevat meer dan 1 mmol calcium. Calciumzouten worden geïsoleerd en speciale opslagfaciliteiten. Anders zou de spieren altijd geweigerd.

calcium gedeponeerd als volgt. In verschillende gebieden van het diafragma spiercellen in de vezel pijpen waardoorheen een verbinding met de omgeving buiten de cellen. Het is een systeem transversale tubuli. Een systeem loodrecht op de longitudinale uiteinden daarvan - vesicles (klem) tanks zijn aangebracht in de nabijheid van de transversale diafragma systeem. Verkregen samen triade. Het was in flesjes opgeslagen calcium.

Aangezien PD wordt verdeeld in de cel, en er is een elektromechanische conjugatie. Excitatie de vezel dringt overgaat in een longitudinaal systeemversies calcium. Het teruglopen mechanisme wordt uitgevoerd spiervezels.

3 proces ATP

Interactie van beide strengen in aanwezigheid van calciumionen een belangrijke rol voor ATP. Bij de uitvoering van het mechanisme van de spier samentrekking van skeletspieren, wordt de energie van ATP gebruikt om:

• werking van natrium en kalium pomp die een constante concentratie van ionen handhaaft;
• deze verbindingen op verschillende zijden van het membraan;
• glijdende filamenten verkorten myofibrils;
• Job calcium pomp werkt om te ontspannen.

ATP is het celmembraan, de filamenten van myosine en het sarcoplasmatisch reticulum membranen. Enzymen breken en afgevoerd myosine.

consumptie van ATP

Het is bekend dat myosinekoppen interageren met actine en bevat elementen voor ATP splitsing. Laatste geactiveerd actine en myosine in aanwezigheid van magnesiumionen. Daarom enzym klieving vindt plaats wanneer aan actine myosine weg. Hoe groter het kruis-bruggen, de kloofsnelheid hoger.

ATP mechanisme

Na voltooiing van de beweging van de AFL molecuul energie voor het afscheiden van de bij actine en myosine reactie. Myosine hoofd afgescheiden, ATP wordt gesplitst fosfaat en ADP. De nieuwe uiteinde is verbonden ATP molecuul en de cyclus hervat. Dat is het mechanisme van de spieren en ontspanning op moleculair niveau.

De activiteit van cross-bruggen zolang het ATP hydrolyse optreedt duren. Als u blokkeert het enzym bruggen zal niet opnieuw worden bevestigd.

Met het begin van de dood van het organisme hoeveelheid ATP in de cellen daalt en bruggen blijven stabiel bevestigd aan het actine filament. Dus er is het stadium van rigor mortis.

ATP resynthese

Resynthesis kan op twee manieren worden uitgevoerd.

Door enzymatische overdracht van de fosfaatgroep van creatinefosfaat ADP. Aangezien de voorraden van creatine in de cel veel meer ATP resynthesis zeer snel geïmplementeerd. Op hetzelfde moment, door oxydatie van pyrodruivenzuur en melkzuur resynthese zal vertragen.

ATP en CP kan volledig verdwijnen als resynthesis gebroken vergiften. Vervolgens calcium pomp stoppen met werken, waardoor spier irreversibel gereduceerd (bijv komen contractuur). Zo gebroken mechanisme van spiersamentrekking.

fysiologie proces

Kortom, we er rekening mee dat de vermindering van de spiervezels wordt verkort in elk van myofibrils sarcomeres. De filamenten van myosine (dik) en actine (dunne) die eindigt in een ontspannen toestand. Maar ze beginnen schuivende beweging naar elkaar toe, wanneer deze mechanisme van spiersamentrekking. Fysiologie (kort) legt het proces wanneer beïnvloed myosine de energie die nodig is om ATP te converteren naar ADP wordt vrijgegeven. Aldus myosine activiteit alleen gerealiseerd wanneer een voldoende gehalte aan calciumionen ophopen in het sarcoplasmatisch reticulum.