В ходе процесса вызывающего сокращения мышечного волокна при поступлении

Механизм мышечных сокращений. Функции и свойства скелетных мышц

В ходе процесса вызывающего сокращения мышечного волокна при поступлении

Сокращение мышц — это сложный процесс, состоящий из целого ряда этапов. Главными составляющими здесь являются миозин, актин, тропонин, тропомиозин и актомиозин, а также ионы кальция и соединения, которые обеспечивают мышцы энергией. Рассмотрим виды и механизмы мышечного сокращения. Изучим, из каких этапов они состоят и что необходимо для цикличного процесса.

Мышцы

Мышцы объединяются в группы, у которых одинаковый механизм мышечных сокращений. По этому же признаку они и разделяются на 3 вида:

  • поперечно-полосатые мышцы тела;
  • поперечно-полосатые мышцы предсердий и сердечных желудочков;
  • гладкие мышцы органов, сосудов и кожи.

Поперечно-полосатые мышцы входят в опорно-двигательный аппарат, являясь его частью, так как помимо них сюда входят сухожилия, связки, кости. Когда реализуется механизм мышечных сокращений, выполняются следующие задачи и функции:

  • тело передвигается;
  • части тела перемещаются друг относительно друга;
  • тело поддерживается в пространстве;
  • вырабатывается тепло;
  • кора активируется посредством афферентации с рецептивных мышечных полей.

Из гладких мышц состоит:

  • двигательный аппарат внутренних органов, в который входят бронхиальное дерево, легкие и пищеварительная трубка;
  • лимфатическая и кровеносная системы;
  • система мочеполовых органов.

Физиологические свойства

Как и у всех позвоночных животных, в человеческом организме выделяют три самых важных свойства волокон скелетных мышц:

  • сократимость — сокращение и изменение напряжения при возбуждении;
  • проводимость — движение потенциала по всему волокну;
  • возбудимость — реагирование на раздражитель посредством изменения мембранного потенциала и ионной проницаемости.

Мышцы возбуждаются и начинают сокращаться от нервных импульсов, идущих от центров. Но в искусственных условиях используют электростимуляцию. Мышца тогда может раздражаться напрямую (прямое раздражение) или через нерв, иннервирующий мышцу (непрямое раздражение).

Виды сокращений

Механизм мышечных сокращений подразумевает преобразование химической энергии в механическую работу. Этот процесс можно измерить при эксперименте с лягушкой: ее икроножную мышцу нагружают небольшим весом, а затем раздражают легкими электроимпульсами.

Сокращение, при котором мышца становится короче, называется изотоническим. При изометрическом сокращении укорачивания не происходит. Сухожилия не позволяют при развитии мышцей силы укорачиваться.

Еще один ауксотонический механизм мышечных сокращений предполагает условия интенсивных нагрузок, когда мышца укорачивается минимальным образом, а сила развивается максимальная.

Структура и иннервация скелетных мышц

В поперечно-полосатые скелетные мышцы входит множество волокон, находящихся в соединительной ткани и крепящихся к сухожилиям. В одних мышцах волокна расположены параллельно длинной оси, а в других они имеют косой вид, прикрепляясь к центральному тяжу сухожильному и к перистому типу.

особенность волокна заключается в саркоплазме массы тонких нитей — миофибрилл. В них входят светлые и темные участки, чередующиеся друг с другом, а у соседних поперечно-полосатые волокна находятся на одном уровне — на поперечном сечении. Благодаря этому получается поперечная полосатость по всему волокну мышц.

Саркомером является комплекс из темного и двух светлых дисков, и он отграничивается Z-образными линиями. Саркомеры — это сократительный аппарат мышцы. Получается, что сократительное мышечное волокно состоит из:

  • сократительного аппарата (системы миофибрилл);
  • трофического аппарата с митохондриями, комплексом Гольджи и слабой эндоплазматической сетью;
  • мембранного аппарата;
  • опорного аппарата;
  • нервного аппарата.

Мышечное волокно разделяется на 5 частей со своими структурами и функциями и является целостной частью ткани мышц.

Иннервация

Этот процесс у поперечно-полосатых мышечных волокон реализуется посредством нервных волокон, а именно аксонов мотонейронов спинного мозга и головного ствола. Один мотонейрон иннервирует несколько волокон мышц.

Комплекс с мотонейроном и иннервируемыми мышечными волокнами называют нейромоторной (НМЕ), или двигательной единицей (ДЕ). Среднее число волокон, которые иннервирует один мотонейрон, характеризует величину ДЕ мышцы, а обратную величину называют плотностью иннервации.

Последняя является большой в тех мышцах, где движения небольшие и «тонкие» (глаза, пальцы, язык). Малое ее значение будет, напротив, в мышцах с «грубыми» движениями (например, туловище).

Иннервация может быть одиночной и множественной. В первом случае она реализуется компактными моторными окончаниями. Обычно это характерно для крупных мотонейронов. Мышечные волокна (называющиеся в этом случае физическими, или быстрыми) генерируют ПД (потенциалы действий), которые распространяются на них.

Множественная иннервация встречается, к примеру, во внешних глазных мышцах. Здесь не генерируется потенциал действия, так как в мембране нет электровозбудимых натриевых каналов.

В них распространяется деполяризация по всему волокну из синаптических окончаний. Это необходимо для того, чтобы привести в действие механизм мышечного сокращения.

Процесс здесь происходит не так быстро, как в первом случае. Поэтому его называют медленным.

Структура миофибрилл

Исследования мышечного волокна сегодня проводятся на основе рентгеноструктурного анализа, электронной микроскопии, а также гистохимическими методами.

Рассчитано, что в каждую миофибриллу, диаметр которой составляет 1 мкм, входит примерно 2500 протофибрилл, то есть удлиненных полимеризованных молекул белков (актина и миозина). Актиновые протофибриллы в два раза тоньше миозиновых. В покое эти мышцы находятся так, что актиновые нити кончиками проникают в промежутки между миозиновыми протофибриллами.

Узкая светлая полоса в диске А свободна от актиновых нитей. А мембрана Z скрепляет их.

На миозиновых нитях есть поперечные выступы длиной до 20 нм, в головках которых находится порядка 150 молекул миозина. Они отходят биополярно, и каждая головка соединяет миозиновую с актиновой нитью.

Когда происходит усилие актиновых центров на нитях миозина, актиновая нить приближается к центру саркомера. В конце миозиновые нити доходят до линии Z. Тогда они занимают собой весь саркомер, а актиновые находятся между ними.

При этом длина диска I сокращается, а в конце он исчезает полностью, вместе с чем линия Z становится толще.

Так, по теории скользящих нитей, объясняется сокращение длины волокна мышцы. Теория, получившая название «зубчатого колеса», была разработана Хаксли и Хансоном в середине двадцатого века.

Механизм мышечного сокращения волокна

Главным в теории является то, что не нити (миозиновые и актиновые) укорачиваются. Длина их остается неизменной и при растяжении мышц. Но пучки тонких нитей, проскальзывая, выходят между толстыми нитями, уменьшается степень их перекрытия, таким образом происходит сокращение.

Молекулярный механизм мышечного сокращения посредством скольжения актиновых нитей заключается в следующем. Миозиновые головки соединяют протофибриллу с актиновой. При их наклонах происходит скольжение, двигающее актиновую нить к центру саркомера. За счет биполярной организации миозиновых молекул на обеих сторонах нитей создаются условия для скольжения актиновых нитей в разные стороны.

При расслаблении мышц миозиновая головка отходит от актиновых нитей. Благодаря легкому скольжению расслабленные мышцы растяжению сопротивляются гораздо меньше. Поэтому они пассивно удлиняются.

Этапы сокращения

Механизм мышечного сокращения кратко можно подразделить на следующие этапы:

  1. Мышечное волокно стимулируется, когда потенциал действия поступает от мотонейронов из синапсов.
  2. Потенциал действия создается на мембране мышечного волокна, а затем распространяется к миофибриллам.
  3. Совершается электромеханическое сопряжение, представляющее собой преобразование электрического ПД в механическое скольжение. В этом обязательно участвуют ионы кальция.

Для лучшего понимания процесса активации волокна ионами кальция удобно рассмотреть структуру актиновой нити. Длина ее составляет порядка 1 мкм, толщина — от 5 до 7 нм. Это пара закрученных ниток, которые напоминают мономер актина. Примерно через каждые 40 нм здесь находятся сферические тропониновые молекулы, а между цепями — тропомиозиновые.

Когда ионы кальция отсутствуют, то есть миофибриллы расслабляются, длинные тропомиозиновые молекулы блокируют крепление актиновых цепей и мостиков миозина. Но при активизации ионов кальция тропомиозиновые молекулы опускаются глубже, и участки открываются.

Тогда миозиновые мостики прикрепляются к актиновым нитям, а АТФ расщепляется, и сила мышц развивается. Это становится возможным за счет воздействия кальция на тропонин. При этом молекула последнего деформируется, проталкивая тем самым тропомиозин.

Когда мышца расслаблена, в ней на 1 грамм сырого веса содержится больше 1 мкмоль кальция. Соли кальция изолированы и находятся в особых хранилищах. В противном случае мышцы бы все время сокращались.

Хранение кальция происходит следующим образом. На разных участках мембраны клетки мышцы внутри волокна имеются трубки, через которые происходит соединение со средой вне клеток. Это система поперечных трубочек.

А перпендикулярно ей находится система продольных, на концах которых — пузырьки (терминальные цистерны), расположенные в непосредственной близости к мембранам поперечной системы. Вместе получается триада.

Именно в пузырьках хранится кальций.

Так ПД распространяется внутрь клетки, и происходит электромеханическое сопряжение. Возбуждение проникает в волокно, переходит в продольную систему, высвобождает кальций. Таким образом осуществляется механизм сокращения мышечного волокна.

3 процесса с АТФ

При взаимодействии обеих нитей при наличии ионов кальция немалая роль отводится АТФ. Когда реализуется механизм мышечного сокращения скелетной мышцы, энергия АТФ применяется для:

  • работы насоса натрия и калия, который поддерживает постоянную концентрацию ионов;
  • этих веществ по разные стороны мембраны;
  • скольжения нитей, укорачивающих миофибриллы;
  • работы насоса кальция, действующего для расслабления.

АТФ находится в клеточной мембране, нитях миозина и мембранах ретикулума саркоплазматического. Фермент расщепляется и утилизируется миозином.

Потребление АТФ

Известно, что миозиновые головки взаимодействуют с актином и содержат элементы для расщепления АТФ. Последняя активизируется актином и миозином при наличии ионов магния. Поэтому расщепление фермента происходит при прикреплении миозиновой головки к актину. При этом чем больше поперечных мостиков, тем скорость расщепления будет выше.

Механизм АТФ

После завершения движения молекула АФТ обеспечивает энергией для разделения участвующих в реакции миозина и актина. Миозиновые головки разделяются, АТФ расщепляется до фосфата и АДФ. В конце подсоединяется новая АТФ-молекула, и цикл возобновляется. Таковым является механизм мышечного сокращения и расслабления на молекулярном уровне.

Активность поперечных мостиков будет продолжаться лишь до тех пор, пока происходит гидролиз АТФ. При блокировке фермента мостики не станут снова прикрепляться.

С наступлением смерти организма уровень АТФ в клетках падает, и мостики остаются устойчиво прикрепленными к актиновой нити. Так происходит стадия трупного окоченения.

Ресинтез АТФ

Ресинтез возможно реализовать двумя путями.

Посредством ферментативного переноса от креатинфосфата фосфатной группы на АДФ. Так как запасов в клетке креатинфосфата намного больше АТФ, ресинтез реализуется очень быстро. В то же время посредством окисления пировиноградной и молочной кислот ресинтез будет осуществляться медленно.

АТФ и КФ могут исчезнуть полностью, если ресинтез будет нарушен ядами. Тогда и кальциевый насос прекратит работу, вследствие чего мышца необратимо сократится (то есть настанет контрактура). Таким образом, нарушится механизм мышечного сокращения.

Физиология процесса

Подытоживая вышесказанное, отметим, что сокращение волокна мышцы состоит в укорочении миофибрилл в каждом из саркомеров. Нити миозина (толстые) и актина (тонкие) связаны концами в расслабленном состоянии.

Но они начинают скользящие движения друг навстречу к другу, когда реализуется механизм мышечного сокращения. Физиология (кратко) объясняет процесс, когда под влиянием миозина выделяется необходимая энергия для преобразования АТФ в АДФ.

При этом активность миозина будет реализована лишь при достаточном содержании ионов кальция, накапливающихся в саркоплазматической сети.

Источник: https://FB.ru/article/251118/mehanizm-myishechnyih-sokrascheniy-funktsii-i-svoystva-skeletnyih-myishts

Механизм мышечного сокращения и расслабления

В ходе процесса вызывающего сокращения мышечного волокна при поступлении

Подвижность является характерным свойством всех форм жизни.

Направленное движение имеет место при расхождении хромосом в процессе клеточного деления, активном транспорте молекул, пе­ремещении рибосом в ходе белкового синтеза, сокращении и рас­слаблении мышц.

Мышечное сокращение – наиболее совершенная форма биологической подвижности. В основе любого движения, в том числе и мышечного, лежат общие молекулярные механизмы.

У человека различают несколько видов мышечной ткани. По­перечно-полосатая мышечная ткань составляет мышцы скелета (скелетные мышцы, которые мы можем сокращать произвольно). Гладкая мышечная ткань входит в состав мышц внутренних орга­нов: желудочно-кишечного тракта, бронхов, мочевыводящих путей, кровеносных сосудов. Эти мышцы сокращаются непроиз­вольно, независимо от нашего сознания.

В данной лекции мы рассмотрим строение и процессы сокращения и расслабления скелетных мышц, поскольку именно они пред­ставляют наибольший интерес для биохимии спорта.

Механизм мышечного сокращения до настоящего времени раскрыт не полностью.

Достоверно известно следующее.

1. Источником энергии для мышечного сокращения являются молекулы АТФ.

2. Гидролиз АТФ катализируется при мышечном сокращении миозином, обладающим ферментативной активностью.

3. Пусковым механизмом мышечного сокращения является повышение концентрации ионов кальция в саркоплазме миоцитов, вызываемое нервным двигательным импульсом.

4. Во время мышечного сокращения между тонкими и толстыми нитями миофибрилл возникают поперечные мостики или спайки.

5. Во время мышечного сокращения происходит скольжение тонких нитей вдоль толстых, что приводит к укорочению миофибрилл и всего мышечного волокна в целом.

Гипотез объясняющих механизм мышечного сокращения много, но наиболее обоснованной является так называемая гипотеза (теория) «скользящих нитей» или «гребная гипотеза».

В покоящейся мышце тонкие и толстые нити находятся в разъединенном состоянии.

Под воздействием нервного импульса ионы кальция выходят из цистерн саркоплазматической сети и присоединяются к белку тонких нитей – тропонину. Этот белок меняет свою конфигурацию и меняет конфигурацию актина.

В результате образуется поперечный мостик между актином тонких нитей и миозином толстых нитей. При этом повышается АТФазная активность миозина.

Миозин расщепляет АТФ и за счет выделившейся при этом энергии миозиновая головка подобно шарниру или веслу лодки поворачивается, что приводит к скольжению мышечных нитей навстречу друг другу.

Совершив поворот, мостики между нитями разрываются. АТФазная активность миозина резко снижается , прекращается гидролиз АТФ. Однако при дальнейшем поступлении нервного импульса поперечные мостики вновь образуются, так как процесс, описанный выше, повторяется вновь.

В каждом цикле сокращения расходуется 1 молекула АТФ.

В основе мышечного сокращения лежат два процесса:

• спиральное скручивание сократительных белков;

• циклически повторяющееся образование и диссоциация ком­плекса между цепью миозина и актином.

Мышечное сокращение инициируется приходом потенциала действия на концевую пластинку двигательного нерва, где выделяется нейрогормон ацетилхолин, функцией которого яв­ляется передача импульсов. Сначала ацетилхолин взаимодействует с ацетилхолиновыми рецепторами, что приводит к распростране­нию потенциала действия вдоль сарколеммы.

Все это вызывает увеличение проницаемости сарколеммы для катионов Na+, которые устремляются внутрь мышечного волокна, нейтрализуя отрицатель­ный заряд на внутренней поверхности сарколеммы. С сарколеммой связаны поперечные трубочки саркоплазматического ретикулума, по которым распространяется волна возбуждения.

От трубочек волна возбуждения передается мембранам пузырьков и цистерн, которые оплетают миофибриллы на участках, где происходит взаи­модействие актиновых и миозиновых нитей. При передаче сигнала на цистерны саркоплазматического ретикулума, последние начина­ют освобождать находящийся в них Са2+.

Высвобожденный Са2+ связывается с Тн-С, что вызывает конформационные сдвиги, передающиеся на тропомиозин и далее на актин. Актин как бы освобождается из комплекса с компонентами тонких филаментов, в котором он находился.

Далее актин взаимодействует с мио­зином, и результатом такого взаимодействия является образова­ние спайки, что делает возможным движение тонких нитей вдоль толстых.

Генерация силы (укорочение) обусловлена характером взаи­модействия между миозином и актином. На миозиновом стержне имеется подвижный шарнир, в области которого происходит по­ворот при связывании глобулярной головки миозина с опреде­ленным участком актина.

Именно такие повороты, происходящие одновременно в многочисленных участках взаимодействия миозина и актина, являются причиной втягивания актиновых филаментов (тонких нитей) в Н-зону.

Здесь они контактируют (при макси­мальном укорочении) или даже перекрываются друг с другом, как это показано на рисунке.

а

б

в

Рисунок. Механизм сокращения: а – состояние покоя; б – умеренное сокращение; в – максимальное сокращение

Энергию для этого процесса поставляет гидролиз АТФ. Когда АТФ присоединяется к головке молекулы миозина, где локализо­ван активный центр миозиновой АТФазы, связи между тонкой и толстой нитями не образуется. Появившийся катион кальция нейтрализует отрицательный заряд АТФ, способствуя сближению с активным центром миозиновой АТФазы.

В результате происхо­дит фосфорилирование миозина, т. е. миозин заряжается энергией, которая используется для образования спайки с актином и для продвижения тонкой нити. После того как тонкая нить про­двинется на один «шаг», АДФ и фосфорная кислота отщепляются от актомиозинового комплекса.

Затем к миозиновой головке присоединяется новая молекула АТФ, и весь процесс повторяет­ся со следующей головкой молекулы миозина.

Затрата АТФ необходима и для расслабления мышц. После прекращения действия двигательного импульса Са2+ переходит в цистерны саркоплазматического ретикулума.

Тн-С теряет свя­занный с ним кальций, следствием этого являются конформаци-онные сдвиги в комплексе тропонин-тропомиозин, и Тн-I снова закрывает активные центры актина, делая их неспособными взаимодействовать с миозином.

Концентрация Са2+ в области со­кратительных белков становится ниже пороговой, и мышечные волокна теряют способность образовывать актомиозин.

В этих условиях эластические силы стромы, деформированной в момент сокращения, берут верх, и мышца расслабляется. При этом тонкие нити извлекаются из пространства между толстыми нитями диска А, зона Н и диск I приобретают первоначальную длину, линии Z отдаляются друг от друга на прежнее расстояние. Мышца становится тоньше и длиннее.

Скорость гидролиза АТФпри мышечной работе огромна: до 10 мк моль на 1 г мышцы за 1 мин. Общие запасы АТФневелики, поэтому для обеспечения нормальной работы мышц АТФдолжна восстанавливаться с той же скоростью, с какой она расходуется.

Расслабление мышцыпроисходит после прекращения поступления длительного нервного импульса. При этом проницаемость стенки цистерн саркоплазматической сети уменьшается, и ионы кальция под действием кальциевого насоса, используя энергию АТФ, уходят в цистерны.

Удаление ионов кальция в цистерны ретикулума после прекращения двигательного импульса требует значительных энерготрат. Так как удаление ионов кальция происходит в сторону более высокой концетрации, т.е. против осмотического градиента, то на удаление каждого иона кальция затрачивается две молекулы АТФ.

Концентрация ионов кальция в саркоплазме быстро снижается до исходного уровня. Белки вновь приобретают конформацию характерную для состояния покоя.

Таким образом, и процесс мышечного сокращения и процесс мышечного расслабления – это активные процессы, идущие с затратами энергии в виде молекул АТФ,

В гладких мышцах нет миофибрилл, которые состоят из нескольких сотен саркомеров. Тонкие нити присоединяются к сарколемме, толстые находятся внутри волокон.

Ионы кальция также играют роль в сокращении, но поступают в мышцу не из цистерн, а из внеклеточного вещества, поскольку в гладких мышцах отсутствуют цистерны с ионами калькия.

Этот процесс медленный и поэтому медленно работают гладкие мышцы.

Рисунок. Схема расположения толстых и тонких нией в гладких мышечных волокнах.

Вопросы для повторения

1.Что происходит в процессе мышечного сокращения ?

2. Где располагается Z-пластинка (Z-линия) и её предназначение ?

3. Скелетная мышца состоит из …

4. Саркомер.

5. Типы мышечных волокон и их характерные различия.

6. Тонкие и толстые нити миофибрилл образованы …

7. Типы мышц и их характерные различия.

8. Общая струк­тура миозина и его предназначение.

9. Миоцит это…

10. Актин и его важнейшие свойства.

11. Кальциевый насос (его локализация и предназначение).

12 .Тропонин представляет собой …

13. Сарколемма и миофибриллы (что это ?).

14. Назовите три биологически важные функции, выполняемые миозином.

15. Саркоплазма миоцитов содержит: …

16. Механизм расслабление мышцы.

17. Строение миофибрилл

18. Механизм мышечного сокращения.

19. Назовите виды поперечнополосатых мышц.

20. Анизотропные диски (темные диски или А-диски).

21. Поля Конгейма и их расположение в тренированных и нетренированных мышцах.

22. Изотропные диски (светлые диски или I-диски).

Дата добавления: 2015-10-19; просмотров: 13415; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

ПОСМОТРЕТЬ ЁЩЕ:

Источник: https://helpiks.org/5-80509.html

Механизм мышечного сокращения

В ходе процесса вызывающего сокращения мышечного волокна при поступлении

Теория и методика подтягиваний, Кожуркин А. Н.

Предыдущие главы:МитохондрииСтроение и химический состав скелетных мышцСтроение мышечных волокон и механизм мышечных сокращенийМышцы, производящие подъём/опускание туловища

7.2.2 Механизм мышечного сокращения.

В соответствии с теорией скользящих нитей мышца сокращается в результате укорочения множества последовательно соединенных саркомеров в миофибриллах, при этом тонкие актиновые нити скользят вдоль толстых миозиновых, двигаясь между ними к середине саркомера.

Миозиновые нити несут поперечные выступы с головками, состоящими примерно из 150 молекул миозина (рисунок 7.6А). Во время сокращения каждая головка (поперечный мостик) может связывать миозиновую нить с соседними актиновыми. Движение головок создаёт объединённое усилие, как бы «гребок», продвигающий актиновые нити в середину саркомера.

Рисунок 7.6 Функция поперечных мостиков. А – модель механизма сокращения: миозиновая нить с поперечными мостиками, прикреплёнными к соседним актиновым нитям. Вверху – до, внизу – после «гребкового» движения. Б – модель механизма генерирования силы при статическом напряжении. Слева – до, справа – после «гребка» (по Й. Рюэгг).

В расслабленном состоянии механизм взаимодействия миозиновых головок с актиновыми нитями блокируется за счёт того, что участок актиновых нитей, предназначенный для связывания с головками миозина, перекрыт молекулами белков тропонина и тропомиозина.

Мышечное сокращение происходит под воздействием двигательного нервного импульса, представляющего собой волну повышенной мембранной проницаемости, распространяющейся по нервному волокну.

Эта волна передаётся на Т-систему саркоплазматической сети и в конечном итоге достигает цистерн, содержащих ионы кальция. Проницаемость стенок цистерн повышается, ионы кальция выходят из цистерн в саркоплазму, где их концентрация за очень короткое время (около 3милисекунд) увеличивается примерно в 1000 раз.

Ионы кальция, взаимодействуя с тропонином, изменяют его пространственную форму, что вызывает смещение молекул тропомиозина, обеспечивая доступ миозиновых головок к активным участкам актиновых нитей. В результате этого между миозином и актином возникает поперечный мостик, расположенный под углом 90о (рисунок 7.6А).

Поскольку в толстые и тонкие нити входит большое число молекул миозина и актина, между мышечными нитями образуется довольно большое число поперечных мостиков. Образование связи между актином и миозином сопровождается повышением АТФ-азной активности миозина, разрешая её расщепление.

За счёт энергии, выделяющейся при гидролизе АТФ, миозиновая головка подобно веслу лодки поворачивается и мостик между толстыми и тонкими нитями оказывается под углом 45о, что приводит к скольжению мышечных нитей навстречу друг другу (рисунок 7.6А) [11].

Совершив поворот, мостики между тонкими и толстыми нитями разрываются, АТФ-азная активность миозина резко снижается и гидролиз АТФ прекращается.

Но если двигательный нервный импульс продолжает поступать в мышцу и в саркоплазме сохраняется высокая концентрация ионов кальция, поперечные мостики образуются снова, повторно включается гидролиз АТФ, дающий энергию для поворота поперечных мостиков с последующим их разрывом.

За счёт ритмичных прикреплений и отделений миозиновых головок актиновая нить подтягивается к середине саркомера подобно тому, как группа людей тянет верёвку, перебирая её руками. Когда принцип «вытягивания верёвки» реализуется во множестве последовательно расположенных саркомеров, повторяющиеся молекулярные движения поперечных мостиков приводят к движению всей мышцы.

Каждый цикл сокращения, включающий образование, поворот и разрыв мостика, требует расходования одной молекулы АТФ в качестве источника энергии.

При сокращении мышцы происходит её укорочение. Но при статической нагрузке длина мышцы не изменяется. Что же в таком случае происходит в мышце с точки зрения «гребковой» теории Хаксли?

Благодаря упругости поперечных мостиков саркомер может развивать силу даже без скольжения нитей относительно друг друга. Процесс генерирования изометрической (т.е. статической) силы показан на рисунке 7.6Б.

Сначала головка миозиновой молекулы прикрепляется к актиновой нити под прямым углом.

Затем она наклоняется под углом 45о, возможно благодаря притяжению между соседними точками прикрепления на ней и на актиновой нити.

При этом головка действует как миниатюрный рычаг, приводя внутреннюю упругую структуру поперечного мостика в напряжённое состояние. Упругое напряжение, создаваемое индивидуальным поперечным мостиком очень мало и для создания необходимой мышечной силы требуется объединение усилий огромного количества таких соединённых параллельно мостиков.

Они будут тянуть соседние актиновые нити, как команда игроков тянет канат. Но даже при изометрическом сокращении поперечные мостики не находятся в непрерывно напряжённом состоянии. Каждая миозиновая головка уже через десятые или даже сотые доли секунды отделяется от актиновой нити, прикрепляясь к ней снова через такое же короткое время.

Однако несмотря на чередование прикреплений и отделений, следующих с частотой от 5 до 50 раз в секунду, сила, развиваемая мышцей, остаётся неизменной, так как статистически в каждый момент времени в прикреплённом состоянии находится одно и то же количество мостиков.

Расслабление мышцы происходит после прекращения поступления двигательного импульса. При этом ионы кальция переходят обратно в цистерны саркоплазматического ретикулума. Уборка ионов кальция происходит в сторону с более высокой концентрацией этих ионов, поэтому этот процесс требует дополнительных затрат энергии.

Процесс уборки ионов кальция называют кальциевым насосом и производится он за счёт энергии, получаемой при расщеплении АТФ, причём на уборку каждого иона кальция затрачивается две молекулы АТФ.

Снижение концентрации кальция в саркоплазме вызывает изменение пространственной ориентации тропонина, что в конечном итоге приводит к невозможности образования поперечных мостиков между толстыми и тонкими нитями.

За счёт упругих сил, возникших ранее (при мышечном сокращении) в коллагеновых нитях, окружающих мышечное волокно, мышца расслабляется и возвращается в исходное положение, чему также может способствовать и сокращение мышц-антогонистов

Рукопашный бой в Москве на Кунцевской.

книги

Источник: https://zen.yandex.ru/media/id/5b4a2527a701a500aa2a653c/5bbc86b824936900a923c69c

Механизм сокращения мышечных волокон

В ходе процесса вызывающего сокращения мышечного волокна при поступлении

У стопы человека нет аналогов в живой природе. Она кажется довольно хрупкой, однако выдерживает большой вес, позволяет быстро ходить и далеко бегать. За счет чего? Ученые давно пытаются ответить на этот вопрос.

Человек слезает с дерева

Леонардо да Винчи называл человеческую стопу шедевром, произведением искусства. Современные ученые восхищаются не меньше.

Действительно, на двух ногах человек почти так же ловок, как четвероногие звери: быстро ходит, отлично бегает, устойчив, подвижен.

Возможно, не так эффективно как другие животные, но вполне способен вскарабкаться на дерево, спуститься с горы. При этом он носит большие тяжести, значительно увеличивая нагрузку на ноги.

При ходьбе и беге к стопам прикладываются силы, превышающие вес тела. От травм предохраняет хорошая амортизация: стопа ведет себя как пружина, запасая механическую энергию и затем конвертируя ее в жесткость.

Человек — единственное двуногое прямоходящее существо на планете. Считается, что это благодаря эволюции стопы. У человекообразных приматов она совсем другая. Пальцы ног пропорционально длиннее, большой палец оттопырен, что позволяет хватать ногами предметы, ловко лазать по ветвям.

У человека крупные пяточные кости, короткие пальцы ног, большой палец более толстый и прижат, хорошо развит подъем. Все это — результат приспособления к прямохождению, считает большинство ученых.

Передвигающиеся на четырех лапах звери ступают на пальцы, потом плюсну. Люди же шагают с опорой на пятку, и это очень удивительно. Пятка испытывает довольно сильный удар о землю, но выдерживает благодаря уникальному строению. Затем вес переносится на внешнюю часть стопы, плюсну и только потом пальцы. При этом тело наклоняется вперед и вниз. Ходьба выглядит как серия падений.

Показать полностью 2 Эволюция Анатомия Биология Наука Риа новости Длиннопост

Если вы поймаете школьника и тряхнете его как следует с вопросом, что такое рудиментарный орган, он вам, скорее всего, ответит, что это что-то ненужное.

Если перед вами советский школьник, то мне хочется верить, что ответ будет полнее – вам расскажут, что “рудиментарный” значит орган, утративший свое значение в процессе эволюции, от латинского “rudimentum” — зачаток, первооснова.

Потом вы, наверное, получите леща от образованного взрослого мужчины, но это детали.

Как бы то ни было, большинство статей о рудиментах начинаются с самых очевидных примеров. Один из популярных, в духе нашего времени, в пятой точке – копчик. Утраченный хвост. Первое, что приходит на ум воспаленному воображению SV, это кавайная японская школьница с декоративным хвостиком и в варежках-лапках.

Но жизнь она не такая. На самом деле у всех млекопитающих есть хвост, но только в какой-то момент их развития. Конкретно в организме человека он присутствует на стадиях эмбриогенеза с 14 по 22 – это с 33й по 51й дни развития плода.

А те, у кого он не редуцируется по мере созревания, внешне настолько далеки от кавая, что предпочитают удаление.

Считается, что копчик, расположенный в конце позвоночника, утратил свою первоначальную функцию по поддержанию равновесия и подвижности, перестав быть хвостом. Но здесь-то и кроется проблема редуцированности.

Действительно ли у нас всех есть лишние запчасти? Внутренний хвост всё ещё на что-то годится. Он выполняет второстепенные функции, являясь точкой привязки мышц тазового дна, сухожилий и связок.

Что, в принципе, объясняет, почему он не исчез окончательно.

Для того, чтобы убедиться, что мы такие не одни, нужно нырнуть поглубже в науку и в море. Нас интересуют усатый кит, северный гладкий кит и/или дельфины. У них в процессе спуска в море ноги полностью исчезли. Если Джорджиацеты (древние предки китообразных) плавали на всех четырех, то, чтобы найти у кита остатки тазовых костей, придется изрядно покопаться в его анатомии.

Показать полностью 11 [моё] Scientaevulgaris Наука Медицина Анатомия Длиннопост Биология

В этом выпуске Майкл объяснит в чём причина ускорения вращения при перемещении массы к оси вращения и замедления при движении от неё. Доходчивое объяснение, яркие и понятные демонстрации обеспечены.

Как вы понимаете, его не устроил бы ответ: “Из-за закона сохранения момента импульса”. И ещё напомнит, почему не стоит путать соотношения, законы с причинами явлений.

И, конечно же, похвастается новыми гик-игрушками из своей коллекции.

[моё] Vsauce Озвучка Научпоп Физика Механика Познавательно Интересное

Частенько слышу от людей что-то типа «потянуть/укрепить сухожилия и связки». То есть чаще всего, люди объединяют эти два понятия. Дескать какая-то соединительная хрень, которая находится где-то в суставе. При этом никто даже задуматься не хочет что есть связки, а что сухожилия.

Загуглил «растяжение сухожилий», и первым результатом выпала следующая фраза: «растяжение сухожилий – это травмирование связок…». Даже звучит забавно как-то. Сразу вспоминается один забавный видеоролик, где какой-то деревенский Алёша объяснял как накачать руки на турниках, призывая есть побольше белка: «Белок – это желток. Он находится в: сало, огурцы, побольше хлеба…» [1].

Показать полностью 4

И да простят меня все феминистки мира…

Речь пойдет о том, как девушкам «накачать/подтянуть» грудь. Все ведь видели на дурацких псевдо спортивных пабликах разные картинки с волшебными упражнениями, от которых грудь будет стоячей и упругой?

Я, конечно, понимаю, что подавляющая часть девушек с подобных пабликов просто сохраняют картинки «топ упражнений для груди», «топ упражнений для того чтобы убрать бока», «топ упражнений чтобы не быть жирняшкой», и всякое такое, и продолжают жрать булки. И боже упаси, если я задел чувства полненьких девушек. Неоднократно повторял, что полный не равно плохой.

Всё началось достаточно безобидно, обратилась ко мне девушка, с просьбой дать упражнений для упругой груди, ибо всё обвисло и бла бла. Посмотрев профиль мадамы, я понял, что та не занималась физическими упражнениями примерно никогда.

Ну и объяснил я ей какие можно поделать упражнения в домашних условиях, но не для «груди», а для всего тела. На что мне было сказано, что я не понял задачу, тело у нее и без того великолепное, а вот грудь пока отстает, вот и надо чтобы она «встала».

Ну и кидает мне пример картинки, с нарисованной висячей грудью, которая после незамысловатых упражнений, превращается в «упругий шарик». (см. рисунок ниже)

Показать полностью 5

Уолтер Левин — тот самый человек, которого многим из нас не хватало в школе, чтобы понять физику. Сегодня мы для вас озвучили его лекцию, где на примере шаров для бильярда и шариков для пинг-понга он расскажет нам все подробности упругих и неупругих столкновений.

За озвучку благодарим нашего диктора — Яна Михайлова.

Пост не несёт в себе цель оскорбить чьи либо религиозные чувства, я, как автор написанного, уважаю право каждого человека на свою веру и Статью 14 Конституции РФ.

На различных сайтах стал частенько замечать баннеры подобного рода. В один момент все же стало интересно и я перешёл по ссылке.

В общем… я не буду разбирать по косточкам этот сайт и какую цель он преследует, ибо я уверен, что других с аналогичной тематикой существует предостаточно. Но рассмотрим один раздел –  общий для многих религиозных материалов:

Показать полностью 15

Приветствую тебя читатель, сегодня я продолжаю серию статей про мышечные группы и варианты упражнений для их тренировки. Это уже вторая статья и если ты не знаком с прошлой то кликай сюда.

Немного повторюсь, что цель моей работы — составить наглядный и удобный конспект по всем мышцам, чтобы желающий мог в любое время найти и посмотреть интересующий его момент.

Основой для информации являются анатомия, биомеханика, мой личный опыт, конспекты и книга Фредерика Делавье “Анатомия силовых упражнений”.

Сегодня я буду рассказывать про мышцы плечевого пояса, какие типы движения они выполняют и как крепятся на нашем скелете. Приятного чтения.

Плечевой сустав

Практически все мышцы плечевого пояса отвечают за движения в плечевом суставе, а именно:

— отведение и приведение

Показать полностью 22

Пена — удивительная субстанция, без неё нельзя ни толком помыться, ни хлеб испечь, ни пастилу приготовить, ни пожар потушить. Использовать пену в своих целях могут не только люди (см. «Наука и жизнь» № 3, 2008 г.

, статья «Лёгкая, как воздух, жидкая, как вода»), но и животные, особенно те, чья жизнь напрямую зависит от их способности к её производству.

Они делают это так искусно, что вполне могут соревноваться с человеком

Самец бойцовой рыбки маскирует икру в слое пузырьков. Flapper 212 / Wikimedia Commons / CC A-SA 4.0

На первый взгляд, пену довольно трудно представить в качестве объекта научного исследования: как можно изучать мыльные пузыри? На самом деле можно и нужно.

Пена давно привлекала внимание физикохимиков. Сначала бельгийский физик Жозеф Плато (1801–1883) обнаружил, что она состоит из многогранников, разделённых рёбрами — каналами, заполненными жидкостью.

Вслед за ним своё исследование опубликовал британский физик и механик высокочтимый лорд Кельвин (1824–1907), в честь которого названа одна из семи основных физических единиц СИ — градус Кельвина.

На основании сложных расчётов он показал: ячейки, сформированные пузырьками пены, возможно рассматривать как элементарные многогранники, на которые разбивается пространство. Этот процесс называется замощением (по аналогии с замощением булыжниками дороги).

Проводить его надо таким образом, чтобы объём ячеек был одинаковым, а площадь стенок минимальной. Спустя столетие, в 1993 году, учёным из Тринити-колледжа в Дублине Дэнису Уэйру и Роберту Фелану удалось уточнить решение Кельвина. Они предложили замощать пространство многогранниками с 12 и 14 гранями меньшей площади.

Показать полностью 9 Биология Химия Физика Наука Копипаста Elementy ru Длиннопост

Какая может быть связь между человеком на вращающемся диске и Солнцем, что схлопнулось в нейтронную звезду? Как обнаружили пульсары и что происходит со звездой после её смерти? И почему некоторые звёзды вращаются вокруг своей оси 1000 раз в секунду?

Уолтер Левин — тот, кто может удивительно интересно рассказать физику, со впечатляющими примерами и демонстрацией физических опытов на себе. И сегодня мы перевели для вас его новый рассказ.

Светлана Нестерова — переводчик

Олег Жданов — редактор, монтажёр

Дмитрий Мирошниченко — корректор

Напиши нам, если хочешь поучаствовать в переводе одной из этих восхитительнейших лекций!

Источник: https://pikabu.ru/story/mekhanizm_sokrashcheniya_myishechnyikh_volokon_7458548

Selsovet-jurist
Добавить комментарий