Химический состав мышечной ткани
В мышечной ткани содержится 72-80% воды, 20-28% приходится на долю сухого остатка, в основном – белков. Помимо белков, в состав сухого остатка входят гликоген и иные углеводы, липиды и некоторые другие соединения.
Классификацию мышечных белков можно представить следующей схемой:
Рис.1 Классификация мышечных белков.
К белкам сарколеммы относятся: липопротеиды, коллаген, эластин. Они не растворимы в воде, обеспечивают избирательную проницаемость для ионов и молекул, а также эластичность и прочность.
В состав саркоплазмы входят белки-ферменты гликолиза; дыхательный пигмент миоглобин, который обладает большим сродством к кислороду, чем гемоглобин; белки-ферменты, катализирующие процессы тканевого дыхания, окислительного фосфорилирования, ферменты белкового и липидного обмена.
Белки ядер – это гистоны, которые входят в состав хромосом. Основная роль этих белков – участие в передаче наследственной информации.
Белки митохондрий – ферменты цикла Кребса, дыхательной цепи и β-окисления жирных кислот.
К группе миофибриллярных белков относят белки, тесно связанные с сократительной функцией мышц: актин, миозин, тропомиозин, тропонин.
Миозинобразует толстые протофибриллы, его количество составляет 50-55% сухой массы миофибрилл. Он обладает АТФ-азной активностью, т.е. способен катализировать расщепление АТФ на АДФ и Н3РО4. Химическая энергия, высвобождающаяся в ходе этой ферментативной реакции, превращается в механическую энергию мышечного сокращения.
Актин образует тонкие протофибриллы. Он существует в двух способных переходить друг в друга формах: глобулярный (Г-актин) и фибриллярный (Ф-актин). При мышечной деятельности в присутствии ионов К+ и Мg2+ глобулярный актин переходит в фибриллярный, который легко объединяется с миозином. В покое молекулы актина и миозина между собой не взаимодействуют.
Тропонин и тропомиозин – водорастворимые фибриллярные белки. При отсутствии ионов Са2+ они блокируют связывание актина с миозином.
Таким образом, основныефункции мышечных белков:
- строительная;
- ферментативная;
- сократительная.
Помимо белков в мышцах значительная часть сухого остатка приходится на долю небелковых веществ. Основные небелковые вещества представлены на рис. 2.
Рис.2 Небелковые вещества мышц.
В состав мышц входит ряд азотсодержащих веществ: АТФ, АДФ, АМФ, нуклеотиды, креатинфосфат, креатин, креатинин, карнозин, ансерин, свободные аминокислоты и др. Креатин и креатинфосфат составляют около 60% небелковых веществ мышц. В мышцах встречаются свободные аминокислоты, среди которых в наибольшем количестве представлены глутаминовая кислота и ее амид (глутамин). В состав клеточных мембран мышечной ткани входит ряд фосфоглицеридов, которые принимают участие в обменных процессах (в качестве субстратов тканевого дыхания). Другие азотсодержащие вещества (мочевина, мочевая кислота, аденин, гуанин и др.) встречаются в мышцах в небольшом количестве и являются промежуточными или конечными продуктами азотистого обмена.
Основным углеводом мышц является гликоген, концентрация которого колеблется от 0,3% до 2 % и выше. Свободной глюкозы в мышцах очень мало, а молочная, пировиноградная и другие карбоновые кислоты образуются в процессе расщепления аминокислот и глюкозы.
Состав минеральных солей в мышцах разнообразен. Из катионов больше всего натрия и калия. Калий сосредоточен главным образом внутри мышечных волокон, а натрий – преимущественно в межклеточном веществе. Значительно меньше в мышцах магния, кальция и железа. В мышечной ткани содержится ряд микроэлементов: кобальт, алюминий, никель, бор, цинк.
Основным фосфоросодержащим веществом мышц является АТФ – главный источник энергии для мышечного сокращения. Среди других макроэргических веществ, содержащих фосфатные группы, нужно отметить: АТФ, АМФ, креатинфосфат, нуклеотиды НАД и ФАД. Нуклеиновые кислоты ДНК и РНК также относятся к соединениям, содержащим фосфор.
Липиды мышечной ткани представлены нейтральными липидами (жирами), глицерином, фосфолипидами, холестерином. Всего на их долю приходится порядка 1% мышечной массы. Липиды входят в состав сарколеммы и участвуют в обеспечении энергией мышечного сокращения при достаточном поступлении кислорода.
В составе мышечной ткани с возрастом происходят значительные изменения. Эмбриональная мышца отличается по химическому составу от скелетной мускулатуры взрослых людей. В мышце с возрастом уменьшается содержание воды и увеличивается количество белка. По мере взросления в мышце возрастает количество высокоэнергетических соединений (АТФ и креатинфосфата). Ансерин и карнозин появляются в мышечной ткани в строго определенный период онтогенеза. Время появления этих дипептидов связано с формированием рефлекторной дуги, обеспечивающей возможность двигательного рефлекса, появлением Са2+ чувствительности актомиозина и началом работы ионных насосов.