Физические и физиологические свойства мышц. Скелетная мышца: иерархия структурных сократительных компонентов

Физические свойства:

• Скелетная и сердечная мышца – Эластичность

• Гладкая мышца – Пластичность

Физиологические свойства:

1. возбудимость
2. проводимость
3. автоматизм
4. сократимость

Иерархия:

1. Мышца

2. Мышечное волокно (симпласт)

3. Миофибрилла (СФЕ – Саркомер)

4. Миофиламенты (актиновые и миозиновые нити)

Скелетная мышца состоит из мышечных волокон. У человека количество этих воло­кон в мышце устанавливается через 4 ‑ 5 месяцев после рожде­ния и затем практически не изме­няется.

Мышечное волокно покрыто тонкой эластичной мембра­ной — сарколеммой. Ее структура подобна структуре мембран других клеток, в част­ности нервных. Мембрана мы­шечных клеток играет важную роль в возникновении и проведе­нии возбуждения.

Внутреннее содержимое мы­шечного волокна называется саркоплазмой. Она со­стоит из двух частей. Первая — саркоплазматический матрикс — пред­ставляет собой жидкость, в ко­торую погружены сократитель­ные элементы мышечного во­локна-миофибриллы. В этой жидкости находятся растворимые белки (например, миоглобин), гранулы гликогена, капельки жира, фосфатсодержащие вещества и другие малые молекулы и ионы.

Вторая часть саркоплазмы — саркоплазматический ретикулум. Так обо­значается система сложносвязанных между собой элементов в виде вытянутых мешочков и продоль­ных трубочек, расположенных между миофибриллами параллель­но им. Мышечное волокно внутри пересекают поперечные Т-трубочки (Т-система). Поперечные трубочки соединяются с поверх­ностной мембраной мышечного волокна, связывая его внутренние части с межклеточным простран­ством. Продольные трубочки при­мыкают к поперечным, образуя в зоне контактов так называемые цистерны. Эти цистерны отделены от поперечных трубочек узкой щелью.

Миофибрилла — это пучок параллельно лежащих нитей (миофиламентов) двух типов — толстых и тонких. Толстые нити состоят из миозина, а тонкие — из актина. Кроме того, в состав тонких миофиламентов входят еще два белка — тропомиозин и тропонин, играющие регуляторную роль в процессах сокращения и расслабления.

Остальные около 1/6 длины молекулы миозина составляет её «головка», образованная тяжелым меромиозином (Т‑миозином). Он обладает ферментативной АТФ-азной активностью, т.е. способностью катализировать гидролиз АТФ с образованием энергии.

Головки миозиновых молекул повернуты в направлении к тонким миофиламентам и называ­ются поперечными мостиками. По обе стороны от середины толстого миофиламента «головки» молекул миозина повернуты в противоположные стороны, так что средняя часть толстых миофиламентов не имеет поперечных мостиков.

Структурная организация миофибриллы. Саркомер.

На всем протяжении миофибриллы расположение толстых (миозиновых) и тонких (актиновых) миофиламентов строго упорядоче­но.

При рассматривании мышечного волокна в расслабленном состоянии можно увидеть чередование тёмных и светлых поперечных полосок.

Тёмная полоска носит название А-диска, светлая - I‑диска. А-диск в центре более светлый и эта область называется Н-полоской. Края А-диска более тёмные называются S-зоной.

Выяснилось, что I-диск в основном состоит из актиновых нитей, H‑полоска – из миозиновых, S‑зона из актиновых и миозиновых. На основании этих данных предложена схема взаимного расположения актиновых и миозиновых нитей.

 

Рис. 210211130. Схема саркомера.

 

Актиновые нити крепятся на Z‑мембране, миозиновые – на М‑мембране.

Участок между миофибриллы между Z‑мембранами называется саркомером

Саркомер принято считать структурно-функциональной единицей (СФЕ) миофибриллы скелетных и сердечных миоцитов.

Для иллюстраций мышечного сокращения удобно пользоваться упрощённой схемой саркомера.