Биохимические механизмы сокращения и расслабления мышц
Белки мышечной ткани
Выделяют три группы белков:
· миофибриллярные белки – 45 %;
· саркоплазматические белки – 35 %;
· белки стромы – 20 %.
I. Миофибриллярные белки.
К этой группе относятся:
· миозин;
· актин;
· актомиозин;
а также так называемые регуляторные белки:
· тропомиозин;
· тропонин;
· a - и b-актин.
II. Саркоплазматические белки.Характеризуются растворимостью в солевых растворах с низкой ионной силой. К числу саркоплазматических белков относятся: дыхательный пигмент миоглобин, разнообразные белки-ферменты (гликолиза, дыхания и окислительного фосфорилирования, азотистого и липидного обмена) и др.
III. Белки стромы.Представлены в основном коллагеноми эластином. Белок миостромин участвует в образовании сарколеммы и линии Z.
Экстрактивные вещества мышц:
· адениловые нуклеотиды (АТФ, АДФ, АМФ);
· гликоген – запасной источник энергии;
· креатин, креатинфосфат – резервный источник ресинтеза АТФ;
· свободные аминокислоты;
· карнозин, ансерин – специфические азотистые вещества; увеличивают амплитуду мышечного сокращения, сниженную утомлением;
· неорганические соли.
Биохимический цикл мышечного сокращения состоит из 5 стадий:
· 1-2-3 – стадии сокращения;
· 4-5 – стадии расслабления.
1 стадия – в стадии покоя миозиновая «головка» может гидролизовать АТФ до АДФ и Фн, но не обеспечивает освобождения продуктов гидролиза. Образуется стабильный комплекс: миозин-АДФ-Фн.
2 стадия – возбуждение двигательного нерва приводит к освобождению ионов Са2+ из саркоплазматического ритикулума мышечного волокна. Ионы Са2+ связываются тропонином С (Тн-С). В результате этого взаимодействия изменяется конформация всей молекулы тропонина, а затем – тропомиозина. Вследствие этого в актине открываются центры связывания с миозином. Миозиновая «головка» связывается с F-актином, образуя с осью фибриллы угол около 900.
3 стадия – присоединение актина к миозину обеспечивает высвобождение АДФ и Фн из актин-миозинового комплекса. Это приводит к изменению конформации этого комплекса и угол между актином и миозиновой «головкой» изменяется с 900 до 450. В результате изменения угла филаменты актина втягиваются между филаментами миозина, т. е. происходит их скольжение навстречу друг другу. Укорачиваются саркомеры, сокращаются мышечные волокна.
4 стадия – новая молекула АТФ связывается с комплексом актин-миозин.
5 стадия – комплекс миозин-АТФ обладает низким сродством к актину и поэтому происходит отделение миозиновой «головки» от F-актина. Филаменты возвращаются в исходное состояние, мышца расслабляется. Затем цикл возобновляется.
Н2О
актин
АТФ-миозин