آلية تقلص العضلات. وظائف وخصائص الهيكل العظمي والعضلات

تقلص العضلات - هو عملية معقدة تتكون من عدد من المراحل. المكونات الرئيسية هنا هي ميوسين، الأكتين، تروبونين، التروبوميوزين وأكتوميوزين، وأيونات الكالسيوم والمركبات التي توفر الطاقة في العضلات. النظر في أنواع وآليات تقلص العضلات. دعونا دراسة، من التي صنعت منها والخطوات اللازمة لعملية دورية.

العضلات

يتم الجمع بين العضلات إلى مجموعات، والتي لها نفس آلية تقلص العضلات. وعلى نفس المنوال تم تقسيمها إلى 3 أنواع:

• العضلات المخططة من الجسم؛
• العضلات المخططة من الأذينين والبطينين في القلب؛
• أجهزة العضلات الملساء والأوعية الدموية والجلد.

العضلات المخططة هي جزء من الجهاز الحركي، لكونها جزءا منه، لأنه بالإضافة إليهم، وهذا يشمل الأوتار والأربطة والعظام. عند تنفيذ آلية انقباض العضلات، وأداء المهام والاختصاصات التالية:

• يتحرك الجسم.
• يتم نقل أجزاء الجسم بالنسبة لبعضها البعض.
• ويدعم الجسم في الفضاء؛
• يتم إنشاء الحرارة،
• تنشيط القشرة التي كتبها وارد إلى حقول تقبلا من العضلات.

العضلات الملساء هي:

• الجهاز الحركي من الأعضاء الداخلية، والذي يتضمن القصبات الهوائية، والرئتين والأنبوب الهضمي.
• اللمفاوية والدورة الدموية النظم؛
• نظام أجهزة البولي التناسلي.

الخصائص الفيزيولوجية

مثل كل الفقاريات في جسم الإنسان هناك ثلاث خصائص أهم من ألياف العضلات الهيكلية:

• انقباض - تخفيض وتغيير الجهد عندما متحمس.
• الموصلية - قدرة التنقل في جميع أنحاء الألياف.
• استثارة - ردا على التحفيز عن طريق تغيير غشاء المحتملة وأيون النفاذية.

العضلات متحمس وتبدأ في الانخفاض من النبضات العصبية القادمة من وسط المدينة. ولكن في ظل الظروف الاصطناعية باستخدام التحفيز الكهربائي. العضلة يمكن أن يكون ثم غضب بشكل مباشر (التحفيز المباشر) أو من خلال العضلات التعصيب العصب (التحفيز غير المباشر).

أنواع من التخفيضات

آلية تقلص العضلات تعني تحويل الطاقة الكيميائية إلى الأعمال الميكانيكية. ويمكن قياس هذه العملية تجريبيا مع الضفدع: لها حمولة عضلة الساق انخفاض الوزن، ومن ثم يهيج electroimpulses الضوء. الحد، والذي العضلات تصبح أقصر، ودعا متساوي التوتر. يحدث تقصير انكماش عندما متساوي القياس. الأوتار لا تسمح تنمية القوة العضلية تقصير. آلية auksotonichesky آخر من تقلص العضلات وتتضمن شروط الإجهاد الشديد عندما تقصر العضلات الحد الأدنى من الطريق، والقدرة على الوصول إلى الحد الأقصى.

هيكل وتعصيب العضلات والهيكل العظمي

والمخططة العضلات والهيكل العظمي وتشمل مجموعة متنوعة من الألياف في النسيج الضام وثابتة على الأوتار. في بعض ألياف العضلات مرتبة موازية لمحور طويلة، وفي حالات أخرى كانت وجهات نظر منحرف، التي تعلق على المركزي tyazhu وتر وريشي الشكل نوع.

السمة الرئيسية للألياف هي كتلة sarcoplasm من المواضيع الجميلة - اللييفات العضلية. وهي المناطق مشرقة ومظلمة بالتناوب مع بعضها البعض، في حين أن ألياف مخططة المجاورة دافق - في المقطع العرضي. وينتج عن ذلك عبر النطاقات حول ألياف العضلات.

قسيم عضلي هو أقراص ضوئية معقدة، والظلام واثنين، وأنه محدد خطوط على شكل Z. ساركومير - جهاز مقلص من العضلات. وتبين أن الألياف العضلية مقلص يتكون من:

• جهاز مقلص (نظام اللييفات العضلية)؛
• جهاز الغذائي مع الميتوكوندريا، مجمع جولجي وضعف الشبكة الإندوبلازمية .
• الجهاز الغشاء.
• جهاز المرجعية؛
• الجهاز العصبي.

وتنقسم الألياف العضلية إلى 5 أجزاء مع الهياكل وظائفها، وجزء لا يتجزأ من النسيج العضلي.

تعصيب

هذه العملية في ألياف العضلات المخططة التي حققتها الألياف العصبية، وهي محاور الخلايا العصبية الحركية في النخاع الشوكي والدماغ الجذعية. واحد العصبون الحركي يعصب عدة ألياف العضلات. مجمع مع العصبون الحركي وألياف العضلات معصب دعا حركي (HME) أو وحدة المحرك (MU). دعا متوسط عدد من الألياف، والتي يعصب على العصبون الحركي، يميز العضلات DE، كثافة تعصيب متبادلة. وهذا الأخير هو الأكبر في العضلات، حيث الحركات الصغيرة و"رقيقة" (العيون والأصابع واللسان). قيمته صغيرة، وعلى العكس من ذلك، في العضلات مع حركة "الخشنة" (على سبيل المثال، الجذع).

تعصيب يمكن أن يكون واحد ومتعددة. في الحالة الأولى، أدركت أنه النهايات السيارات المدمجة. وعادة ما هو الحال بالنسبة للالخلايا العصبية الحركية الكبيرة. ألياف العضلات (وتسمى في هذه الحالة، المادية، أو سريع) توليد PD (إمكانات العمل) التي تنطبق عليها.

يحدث تعصيب متعددة، على سبيل المثال، في عضلات العين الخارجية. وهذا لا يتم إنشاء إمكانات العمل، لأن الغشاء لا توجد قنوات الصوديوم electroexcitability. وهي موزعة في جميع أنحاء الاستقطاب الألياف من النهايات متشابك. وهذا أمر ضروري من أجل تفعيل آلية تقلص العضلات. عملية هنا ليست بالسرعة في الحالة الأولى. لذلك، ويسمى بطيئة.

هيكل اللييفات العضلية

حمل العضلات البحوث الألياف من اليوم على أساس حيود الأشعة السينية، المجهر الإلكتروني، وأساليب النسيجية.

ويحسب أنه في كل ييفة عضلية، قطر والذي هو 1 ميكرون، ويشمل حوالي 2500 protofibrils، أي ممدود البروتينات جزيئات بلمرة (الأكتين والميوسين). protofibrils الأكتين مرتين أرق الميوسين. في الراحة، وتقع هذه العضلات بحيث نصائح خيوط الأكتين تخترق المسافات بين protofibrils الميوسين.

A شريط ضيق من الضوء في القرص A خالية من خيوط الأكتين. A Z غشاء يحمل بعضهم البعض.

على ميوسين شعيرات لها نتوءات عرضية تصل إلى 20 نانومتر، في رؤوس وهي عبارة عن 150 جزيئات الميوسين. يغادروا biopolyarno، ولكل myosinic رئيس يربط خيوط الأكتين. عندما يكون هناك الضغط على خيوط الأكتين مراكز ميوسين، خيوط الأكتين على مقربة من وسط قسيم عضلي. في نهاية خيوط الميوسين وصول إلى Z. خط ثم يأخذون قسيم عضلي كله، والأكتين وفيما بينها. وفي الوقت نفسه أنا أقود يتم تقليل طول، وفي النهاية يختفي تماما، جنبا إلى جنب مع ما يصبح Z خط سمكا.

وبالتالي، وفقا لنظرية تتحرك خيوط، نظرا لانخفاض طول الألياف العضلية. تم تطوير نظرية، ودعا "العتاد"، من خلال هكسلي وهانسون في منتصف القرن العشرين.

آلية تقلص الألياف العضلية

النظرية الأساسية هي أن لا خيوط (الميوسين والأكتين) وتقصير. طولها لم يتغير والتوتر في العضلات. ولكن حزم من خيوط رقيقة، الانزلاق، انتقل بين خيوط سميكة، ويقلل من درجة من التداخل، حتى لا يكون هناك انخفاض.

الآلية الجزيئية لتقلص العضلات هي على النحو التالي عن طريق تحريك خيوط الأكتين. رئيس ميوسين توصيل protofibrils مع الأكتين. مع المنحدرات وهناك انزلاق، نقل خيوط الأكتين إلى مركز قسيم عضلي. ويرجع ذلك إلى تنظيم القطبين من جزيئات الميوسين على كلا الجانبين من خيوط وشروط انزلاق خيوط الأكتين في اتجاهات مختلفة.

عندما يتحرك استرخاء العضلات رئيس ميوسين بعيدا عن خيوط الأكتين. مع الانزلاق السهل استرخاء التوتر العضلي مقاومة أقل من ذلك بكثير. لذلك، يتم إطالتها أنها سلبية.

خطوات التخفيض

آلية تقلص العضلات ويمكن تقسيم فترة وجيزة في المراحل التالية:

1. يتم تحفيز الألياف العضلية عندما يتم توفير إمكانات العمل من الخلايا العصبية الحركية من نقاط الاشتباك العصبي.
2. يتم إنشاء إمكانات العمل على غشاء من الألياف العضلية، ومن ثم ينتشر إلى اللييفات العضلية.
3. الزوج الكهروميكانيكية إنجازه يمثل تحويل الكهربائية إلى ميكانيكية PD انزلاق. وهذا ينطوي بالضرورة أيونات الكالسيوم.

أيونات الكالسيوم

من أجل فهم أفضل لعملية تنشيط الألياف أيونات الكالسيوم غير مريحة للنظر في هيكل خيوط الأكتين. طوله حوالي 1 ميكرون، وسمك - 5-7 نانومتر. هذا هو زوج من المواضيع الملتوية، التي تشبه مونومر الأكتين. تقريبا كل 40 نانومتر هنا كروية تروبونين جزيء، وبين سلاسل - tropomiozinovye.

عندما تكون أيونات الكالسيوم غائبة، اللييفات العضلية أي جزيئات الاسترخاء tropomiozinovye طويلة كتلة المرفق سلاسل الأكتين والميوسين الجسور. ولكن عندما tropomiozinovye أيونات الكالسيوم تنشيط جزيئات تغرق مناطق أعمق ومفتوحة.

ثم يتم إرفاق الجسور الميوسين إلى خيوط الأكتين وانقسامات اعبي التنس المحترفين وتطوير قوة العضلات. وهذا ممكن بسبب تأثير تروبونين الكالسيوم. في هذا الجزيء هو مشوه الأخيرة، مما دفع التروبوميوزين.

عندما العضلات استرخاء، بل هو 1 غرام من الوزن الرطب يحتوي على أكثر من 1 مليمول من الكالسيوم. أملاح الكالسيوم ومرافق التخزين معزولة والخاصة. وإلا، فإن عضلات دائما رفض.

الكالسيوم أودعت على النحو التالي. في مناطق مختلفة من خلايا غشاء العضلات داخل الألياف وأنابيب من خلالها وجود اتصال مع البيئة خارج الخلايا. وهو نظام من الأنابيب عرضية. النظام هو عمودي على طرفي الطولية منها - يتم ترتيب الحويصلات (محطة) الدبابات على مقربة من نظام أغشية عرضية. حصلت معا ثالوث. وكان في قارورة المخزنة الكالسيوم.

منذ PD يتم توزيعها في الخلية، وهناك اقتران الكهروميكانيكية. الإثارة تخترق الألياف يمر في الطولي إصدارات نظام الكالسيوم. وهكذا يتم تنفيذ آلية للحد من الألياف العضلية.

عملية 3 مع ATP

في تفاعل كل من فروع في وجود الكالسيوم أيونات دورا كبيرا للاعبي التنس المحترفين. عند تنفيذ آلية تقلص العضلات عضلات الهيكل العظمي، ويستخدم طاقة ATP إلى:

• عملية الصوديوم والبوتاسيوم مضخة الذي يحافظ على تركيز ثابت من أيونات.
• هذه المواد على جوانب مختلفة من الغشاء.
• انزلاق خيوط تقصير اللييفات العضلية.
• وظيفة مضخة الكالسيوم تعمل على الاسترخاء.

ATP هو غشاء الخلية، وخيوط الميوسين والأغشية شبكية الهيولى العضلية. الانزيمات كسر والتخلص من الميوسين.

استهلاك ATP

ومن المعروف أن رؤساء ميوسين التفاعل مع الأكتين ويحتوي على عناصر للانشقاق ATP. مشاركة الأكتين تنشيط والميوسين في وجود أيونات المغنيسيوم. انزيم ذلك الانقسام يحدث عندما تعلق على رأس الميوسين أكتين. وكلما زاد عبر الجسور، وسرعة تقسيم ستكون أعلى.

آلية ATP

بعد الانتهاء من حركة الجزيء AFL يوفر الطاقة للفصل بين رد فعل المشاركين في الأكتين والميوسين. رئيس ميوسين فصل، هو المشقوق ATP إلى ADP الفوسفات و. يتم توصيل نهاية جديدة ATP جزيء واستئناف دورة. هذا هو آلية تقلص العضلات والاسترخاء على المستوى الجزيئي.

فإن النشاط الجسور عبر يدوم فقط طالما يحدث تحلل ATP. إذا كنت منع انزيم الجسور لن تعلق مرة أخرى.

مع بداية وفاة على مستوى الحي من ATP في الخلايا السقوط وتبقى الجسور الثابتة مستقر إلى خيوط الأكتين. حتى لا يكون هناك مرحلة موتي الصرامة.

ATP إعادة التخليق

إعادة التخليق يمكن تنفيذها بطريقتين.

عن طريق التحويل الأنزيمي من مجموعة الفوسفات من فوسفات الكرياتين إلى ADP. منذ مخزونات الكرياتين في الخلية أكثر من ذلك بكثير ATP إعادة التخليق تنفذ بسرعة كبيرة. في نفس الوقت، من خلال أكسدة حمض البيروفيك وإعادة التخليق حمض اللاكتيك سيكون بطيئا.

ATP وCP قد تختفي تماما إذا إعادة التخليق هي السموم مكسورة. ثم مضخة الكالسيوم توقف العمل، مما أدى إلى العضلات وتخفيض لا رجعة فيه (أي تأتي انكماش). وهكذا، وآلية انقباض العضلات كسر.

عملية علم وظائف الأعضاء

وباختصار، نلاحظ أن الحد من ألياف العضلات هو تقصير في كل من اللييفات العضلية ساركومير. خيوط الميوسين (سميك) والأكتين (رقيقة) نهايات متصلة في حالة استرخاء. ولكن أن تبدأ انزلاق الحركة تجاه بعضهما البعض عندما تنفذ آلية تقلص العضلات. علم وظائف الأعضاء (لفترة وجيزة) يفسر عملية عندما يتم الإفراج الميوسين أثرت على الطاقة اللازمة لتحويل ATP إلى ADP. وهكذا سوف تتحقق النشاط الميوسين فقط عندما يكون محتوى كاف من أيونات الكالسيوم تتراكم في شبكية الهيولى العضلية.