Будова та механізм скорочення скелетних м’язів

Малюнок. Механізм скорочення:а- стан спокою;б- помірне скорочення;в- максимальне скорочення

Енергію для цього процесу постачає гідроліз АТФ. Коли АТФ приєднується до головки молекули міозину, де локалізовано активний центр міозинової АТФази, зв'язок між тонкою і товстою нитками не утворюється. Катіон кальцію, що з'явився, нейтралізує негативний заряд АТФ, сприяючи зближенню з активним центром міозинової АТФази. В результаті відбувається фосфорилювання міозину, тобто міозин заряджається енергією, яка використовується для утворення спайки з актином і просування тонкої нитки. Після того як тонка нитка просунеться на один крок, АДФ і фосфорна кислота відщеплюються від актоміозинового комплексу. Потім до міозинової голівки приєднується нова молекула АТФ і весь процес повторюється з наступною головкою молекули міозину.

Витрата АТФ необхідна для розслаблення м'язів. Після припинення дії рухового імпульсу Са 2+ перетворюється на цистерни саркоплазматичного ретикулума. Тн-С втрачає пов'язаний з ним кальцій, наслідком цього є конформаційні зрушення в комплексі тропонін-тропоміозин, і Тн-I знову закриває активні центри актину, роблячи їх нездатними взаємодіяти з міозином. Концентрація Са 2+ в області скорочувальних білків стає нижчою від порогової, і м'язові волокна втрачають здатність утворювати актоміозин.

У цих умовах еластичні сили строми, деформовані в момент скорочення, беруть гору, і м'яз розслабляється. При цьому тонкі нитки витягуються з простору між товстими нитками диска А, зона Н і диск I набувають початкову довжину лінії Z віддаляються один від одного на колишню відстань. М'яз стає тоншим і довшим.

ШвидкістьгідролізуАТФпри м'язовій роботі величезна: до 10 мкмоль на 1 г м'язу за 1 хв. Загальні запасиАТФневеликі, тому забезпечення нормальної роботи м'язівАТФповинна відновлюватися з тією ж швидкістю, з якою вона витрачається.

Розслаблення м'язавідбувається після припинення надходження тривалого нервового імпульсу. При цьому проникність стінки цистерн саркоплазматичної мережі зменшується і іони кальцію під дією кальцієвого насоса, використовуючи енергію АТФ, йдуть в цистерни. Видалення іонів кальцію в цистерни ретикулуму після припинення рухового імпульсу потребує значних енерговитрат. Оскільки видалення іонів кальцію відбувається у бік вищої концетрації, тобто. проти осмотичного градієнта, то видалення кожного іона кальцію витрачається дві молекули АТФ. Концентрація іонів кальцію у саркоплазмі швидко знижується до вихідного рівня. Білки знову набувають конформації характерну для стану спокою.

Таким чином, процес м'язового скорочення і процес м'язового розслаблення - це активні процеси, що йдуть з витратами енергії у вигляді молекул АТФ,

У гладких м'язах немає міофібрил, які складаються з кількох сотень саркомірів. Тонкі нитки приєднуються до сарколеми, товсті усередині волокон. Іони кальцію також відіграють роль у скороченні, але надходять у м'яз не з цистерн, а з позаклітинної речовини, оскільки в гладких м'язах відсутні цистерни з іонами калькія. Цей процес повільний і тому повільно працюють гладкі м'язи.

Малюнок. Схема розташування товстих та тонких нией у гладких м'язових волокнах.