Молекулярные механизмы сокращения
Скелетной мышцы
Согласно теории скольжения нитей, мышечное сокращение происходит благодаря скользящему движению актиновых и миозиновых филламентов друг относительно друга. Механизм скольжения нитей включает несколько последовательных событий.
· Головки миозина присоединяются к центрам связывания актинового филламента (рис. 7.2, А).
· Взаимодействие миозина с актином приводит к конформационным перестройкам молекулы миозина. Головки приобретают АТФазную активность и поворачиваются на 120°. За счет поворота головок нити актина и миозина передвигаются на «один шаг» друг относительно друга (рис. 7.2, Б).
· Рассоединение актина и миозина и восстановление конформации головки происходит в результате присоединения к головке миозина молекулы АТФ и ее гидролиза в присутствии Са2+ (рис. 7.2, В).
· Цикл «связывание – изменение конформации – рассоединение – восстановление конформации» происходит много раз, в результате
Рис. 7.2.Механизм мышечного сокращения:
1 – актиновый филламент, 2 – центр связывания, 3 – миозиновый филламент,
4 – головка миозина, 5 – Z-диск саркомера. Объяснение – в тексте
чего актиновые и миозиновые филламенты смещаются друг относительно друга, Z-диски саркомеров сближаются и миофибрилла укорачивается (рис. 7.2, Г).
Сопряжение возбуждения и сокращения
В скелетной мышце
В состоянии покоя скольжения нитей в миофибрилле не происходит, так как центры связывания на поверхности актина закрыты молекулами белка тропомиозина (рис. 7.3, А, Б). Возбуждение (деполяризация) миофибриллы и собственно мышечное сокращение связаны с процессом элетромеханического сопряжения, который включает ряд последовательных событий.
· В результате срабатывания нейро-мышечного синапса на постсинаптической мембране возникает ВПСП, который генерирует развитие потенциала действия в области, окружающей постсинаптическую мембрану.
· Возбуждение (потенциал действия) распространяется по мембране миофибриллы и за счет системы поперечных трубочек достигает саркоплазматического ретикулума. Деполяризации мембраны саркоплазматического ретикулума приводит к открытию в ней Са2+-каналов, через которые в саркоплазму выходят ионы Са2+ (рис. 7.3, В).
· Ионы Са2+ связываются с белком тропонином. Тропонин изменяет свою конформацию и смещает молекулы белка тропомиозина, которые закрывали центры связывания актина (рис. 7.3, Г).
· К открывшимся центрам связывания присоединяются головки миозина, и начинается процесс сокращения (рис. 7.3, Д).
 |
Рис. 7.3. Механизм сопряжения возбуждения и сокращения:
1 – поперечная трубочка саркоплазматичекой мембраны, 2 –саркоплазматичекий ретикулум,
3 – ион Са2+, 4 – молекула тропонина, 5 – молекула тропомиозина. Объяснение – в тексте
Для развития указанных процессов требуется некоторый период времени (10–20 мс). Время от момента возбуждения мышечного волокна (мышцы) до начала ее сокращения называют латентным периодом сокращения.