Мышцы состоят из: Из чего состоят мышцы?

Содержание

Из чего состоят мышцы?

Дано краткое описание компонентов, из которых состоят скелетные мышцы человека (состав скелетных мышц человека): мышечные волокна, соединительно-тканные образования, сухожилия, кровеносные и лимфатические сосуды, нервы, рецепторы и тканевая жидкость.

Давайте разберемся, из каких крупных компонентов состоят скелетные мышцы человека. Или другими словами: «Каков состав скелетных мышц?».

Состав скелетных мышц

Можно назвать восемь основных компонентов из которых состоят скелетные мышцы:

  1. Мышечные волокна;
  2. Соединительно-тканные образования;
  3. Сухожилия;
  4. Кровеносные сосуды;
  5. Лимфатические сосуды
  6. Нервы
  7. Рецепторы;
  8. Тканевая жидкость.

Более подробно строение и функции мышц описаны в моих книгах:

Мышечные волокна представляют собой основной компонент мышцы.  В мышце достаточно много: от нескольких десятков тысяч до миллиона. В среднем можно считать, что в скелетной мышце насчитывается несколько сотен тысяч мышечных волокон.

Соединительно-тканные образования окружают каждое мышечное волокно, пучки мышечных волокон и всю мышцу в целом. Анатомы относят их к вспомогательным элементам мышц, однако соединительно-тканные образования являются не только футлярами, в которые упакованы мышечные волокна, пучки мышечных волокон и вся мышца в целом. Они также участвуют в передаче усилия от мышцы сухожилию.

Сухожилия соединяют мышечные волокна с костью и передают усилие, развиваемое мышечными волокнами кости.

Кровеносные сосуды  обеспечивают мышцу кислородом и питательными веществами и уносят из мышцы углекислый газ и продукты обмена веществ (метаболизма).

Лимфатические сосуды выполняют дренажную функцию и выводят из мышцы продукты метаболизма, которые не удалось удалить через кровеносные сосуды.

Нервы обеспечивают прохождение импульсов из центральной нервной системы (ЦНС) к мышце и от мышцы к ЦНС. Благодаря этому мышца сокращается или, другими словами, развивает напряжение.

Рецепторы расположены между мышечными волокнами и внутри сухожилия. Они отвечают за информацию, которая поступает в ЦНС о длине и скорости сокращения мышцы, о напряжении мышцы, а также о боли.

Тканевая жидкость является как бы внутренней средой мышцы. Через тканевую жидкость мышечные волокна получают питательные вещества и отдают продукты обмена веществ.

Более подробно этот вопрос освещен в видеоролике «Скелетная мышца как орган. Состав, структура и функции мышцы» на моем канале на YouTube.

Компоненты мышцы, описанные выше представляют собой макрообъекты. В дальнейшем я расскажу о более мелких структурных элементах мышцы.

Чтобы ознакомиться более подробно с изложенной выше информацией рекомендую посмотреть следующую литературу.

Литература

  1. Самсонова, А.В. Гипертрофия скелетных мышц человека. – СПб: Кинетика, 2018. – 159 с. (В этом учебном пособии состав скелетных мышц описан подробно, текст ориентирован на неподготовленного читателя).
  2. Мак-Комас А. Дж. Скелетные мышцы человека. – Киев: Олимпийская литература, 2001.- 407 с. (Текст этой монографии А.Дж. Мак-Комаса ориентирован на подготовленного читателя.)
  3. Ткачук М.Г., Степаник И.А. Анатомия. – М.: Советский спорт, 2010.­ 392 с. (для неподготовленного читателя)
  4. Ванек Ю. Спортивная анатомия.- М.: Академия, 2008.- 304 с.

С уважением, А.В. Самсонова

Мышцы — это… Что такое Мышцы?

Старинный рисунок мышц человека Строение скелетной мышцы

Мышцы или мускулы (от лат. musculus — мышка, маленькая мышь) — органы тела животных и человека, состоящие из упругой, эластичной мышечной ткани, способной сокращаться под влиянием нервных импульсов. Предназначены для выполнения различных действий: движения тела, сокращения голосовых связок, дыхания. Мышцы состоят на 86,3 % из воды.

Мышцы позволяют двигать частями тела и выражать в действиях мысли и чувства. Человек выполняет любые движения — от таких простейших, как моргание или улыбка, до тонких и энергичных, какие мы наблюдаем у ювелиров или спортсменов — благодаря способности мышечных тканей сокращаться. От исправной работы мышц, состоящих из трёх основных групп, зависит не только подвижность организма, но и функционирование всех физиологических процессов. А работой всех мышечных тканей управляет нервная система, которая обеспечивает их связь с головным и спинным мозгом и регулирует преобразование химической энергии в механическую.

В теле человека 640 мышц (в зависимости от метода подсчёта дифференцированных групп мышц их общее число определяют от 639 до 850). Самые маленькие прикреплены к мельчайшим косточкам, расположенным в ухе. Самые крупные — большие ягодичные мышцы, они приводят в движение ноги. Самые сильные мышцы — икроножные(18,6), жевательные(10,2).

По форме мышцы очень разнообразны. Чаще всего встречаются веретенообразные мышцы, характерные для конечностей, и широкие мышцы — они образуют стенки туловища. Если у мышц общее сухожилие, а головок две или больше, то их называют двух-, трёх- или четырёхглавые мышцы.

Мышцы и скелет определяют форму человеческого тела. Активный образ жизни, сбалансированное питание и занятие спортом способствуют развитию мышц и уменьшению объёма жировой ткани.

Строение

Минимальный структурный элемент всех типов мышц — мышечное волокно, каждое из которых в отдельности является не только клеточной, но и физиологической единицей, способной сокращаться. Это связано со строением такого волокна, содержащего не только органеллы (ядро клетки, митохондрии, рибосомы, комплекс Гольджи), но и специфические элементы, связанные с механизмом сокращения — миофибриллы. В состав последних входят сократительные белки — актин и миозин.

Актин — сократительный белок, состоящий из 375 аминокислотных остатков с молекулярной массой 42300, который составляет около 15 % мышечного белка. Под световым микроскопом более тонкие молекулы актина выглядят светлой полоской (так называемые Ι-диски). В растворах с малым содержанием ионов актин содержится в виде единичных молекул с шарообразной структурой, однако в физиологических условиях, в присутствии АТФ и ионов магния, актин становится полимером и образует длинные волокна (актин фибриллярный), которые состоят из спирально закрученных двух цепочек молекул актина. Соединяясь с другими белками, волокна актина приобретают способность сокращаться, используя энергию, содержащуюся в АТФ.

Миозин — основной мышечный белок; содержание его в мышцах достигает 60 %. Молекулы состоят из двух полипептидных цепочек, в каждой из которых содержится более 2000 аминокислот. Белковая молекула очень велика (это самые длинные полипептидные цепочки, существующие в природе), а её молекулярная масса доходит до 470000. Каждая из полипептидных цепочек оканчивается так называемой головкой, в состав которой входят две небольшие цепочки, состоящие из 150—190 аминокислот. Эти белки проявляют энзиматическую активность АТФазы, необходимую для сокращения актомиозина. Под микроскопом молекулы миозина в мышцах выглядят темной полоской (так называемые А-диски).

Актомиозин — белковый комплекс, состоящий из актина и миозина, характеризующийся энзиматической активностью АТФазы. Это значит, что благодаря энергии, освобожденной в процессе гидролиза АТФ, актомиозин может сокращаться. В физиологических условиях актомиозин создает волокна, находящиеся в определенном порядке. Фибриллярные части молекул миозина, собранные в пучок, образуют так называемую толстую нить, из которой перпендикулярно выглядывают миозиновые головки. Молекулы актина соединяются в длинные цепочки; две таких цепочки, спирально закрученные друг вокруг друга, составляют тонкую нить. Тонкая и толстая нити расположены параллельно таким образом, что каждая тонкая нить окружена тремя толстыми, а каждая толстая нить — шестью тонкими; миозиновые головки цепляются за тонкие нити.

Типы мышц

В зависимости от особенностей строения мышцы человека делят на 3 типа или группы.

Первая группа мышц — скелетные, или поперечнополосатые мышцы. Скелетных мышц у каждого из нас более 600. Мышцы этого типа способны произвольно, по желанию человека, сокращаться и вместе со скелетом образуют опорно-двигательную систему. Общая масса этих мышц составляет около 40 % веса тела, а у людей, активно развивающих свои мышцы, может быть ещё больше. С помощью специальных упражнений размер мышечных клеток можно увеличивать до тех пор, пока они не вырастут в массе и объёме и не станут рельефными. Сокращаясь, мышца укорачивается, утолщается и движется относительно соседних мышц. Укорочение мышцы сопровождается сближением её концов и костей, к которым она прикрепляется. В каждом движении участвуют мышцы как совершающие его, так и противодействующие ему, что придаёт движению точность и плавность.

Второй тип мышц, который входит в состав клеток внутренних органов, кровеносных сосудов и кожи, — гладкая мышечная ткань, состоящая из характерных мышечных клеток (миоцитов). Короткие веретеновидные клетки гладких мышц образуют пластины. Сокращаются они медленно и ритмично, подчиняясь сигналам вегетативной нервной системы. Медленные и длительные их сокращения происходят непроизвольно, то есть независимо от желания человека.

Гладкие мышцы, или мышцы непроизвольных движений, находятся главным образом в стенках полых внутренних органов, например пищевода или мочевого пузыря. Они играют важную роль в процессах, не зависящих от нашего сознания, например в перемещении пищи по пищеварительному тракту.

Отдельную (третью) группу мышц составляет сердечная поперечнополосатая (исчерченная) мышечная ткань (миокард). Она состоит из кардиомиоцитов. Сокращения сердечной мышцы не подконтрольны сознанию человека, она иннервируется вегетативной нервной системой.

Классификация

Мышечная ткань живых организмов представлена многочисленными мышцами различной формы, строения, процесса развития, выполняющими разнообразные функции. Различают:

по функции

  • сгибатели (лат. flexores)
  • разгибатели (лат. extensores)
  • отводящие (лат. abductores
    )
  • приводящие (лат. adductores)
  • вращатели (лат. rotatores) кнутри (лат. pronatores) и кнаружи (лат. supinatores)
  • сфинктеры и делятаторы
  • синергисты и антагонисты

по направлению волокон

  • прямая мышца — с прямыми параллельными волокнами
  • поперечная мышца — с поперечными волокнами
  • круговая мышца — с круговыми волокнами
  • косая мышца — с косыми волокнами
    • одноперистая — косые волокна прикрепляются к сухожилию с одной стороны
    • двуперистая — косые волокна прикрепляются к сухожилию с двух сторон
    • многоперистая — косые волокна прикрепляются к сухожилию с нескольких сторон
    • полусухожильная
    • полуперепончатая

по отношению к суставам

Учитывается число суставов, через которые перекидывается мышца:

  • односуставные
  • двусуставные
  • многосуставные

По форме

  • простые
    • веретенообразные
    • прямые
      • длинные (на конечностях)
      • короткие
      • широкие
  • сложные
    • многоглавые
      • двуглавые
      • трехглавые
      • четырехглавые
      • многосухожильные
      • двубрюшные
    • с определенной геометрической формой
      • квадратные
      • дельтовидные
      • камбаловидные
      • пирамидальные
      • круглые
      • зубчатые
      • треугольные
      • ромбовидные
      • трапециевидные

Сокращения мышц

В процессе сокращения нити актина проникают глубоко в промежутки между нитями миозина, причем длина обеих структур не меняется, а лишь сокращается общая длина актомиозинового комплекса — такой способ сокращения мышц называется скользящим. Скольжение актиновых нитей вдоль миозиновых нуждается в энергии, энергия, необходимая для сокращения мышц, освобождается в результате взаимодействия актомиозина с АТФ с расщеплением последнего на АДФ и H3PO4.’ Кроме АТФ важную роль в сокращении мышц играет вода, а также ионы кальция и магния. Скелетная мышца состоит из большого количества мышечных волокон — чем их больше, тем сильнее мышца.

Различают два типа мышечных сокращений. Если оба конца мышцы неподвижно закреплены, происходит изометрическое сокращение, и при неизменной длине напряжение увеличивается. Если один конец мышцы свободен, то в процессе сокращения длина мышцы уменьшится, а напряжение не изменяется — такое сокращение называют изотоническим; в организме такие сокращения имеют большее значение для выполнения любых движений.

Из гладких мышц (гладкой мышечной ткани) состоят внутренние органы, в частности, стенки пищевода, кровеносные сосуды, дыхательные пути и половые органы. Гладкие мышцы отличаются так называемым автоматизмом, то есть способностью приходить в состояние возбуждения при отсутствии внешних раздражителей. И если сокращение скелетных мышц продолжается около 0,1 сек, то более медленные сокращения гладких мышц продолжается от 3 до 180 сек. В пищеводе, половых органах и мочевом канале возбуждение передаётся от одной мышечной клетки к следующей. Что касается сокращения гладких мышц, находящихся в стенках кровеносных сосудов и в радужной оболочке глаза, то оно не переносится с клетки на клетку; к гладким мышцам подходят симпатические и парасимпатические нервы автономной нервной системы.

Говоря о сердечной мышце (миокарде), следует отметить, что при нормальной работе она затрачивает на сокращение около 1 сек, а при увеличении нагрузки скорость сокращений увеличивается. Уникальная особенность сердечной мышцы — в ее способности ритмично сокращаться даже при извлечении ее из организма.

Мышцы

См. также

Примечания

Литература

Как устроены мышцы? И за счет чего они растут / Хабр

Пандемия заставила нас вести менее подвижный образ жизни. Мы закрылись дома, перестали бегать по утрам (я не бегал, но вдруг, в отличие от меня у вас были на это силы). Это поспособствовало накоплению запасов к зиме (или к лету, если вы живете в Австралии), и особенно ударило по тем, кто пытается держать себя в форме. В эти липофильные

(буквально — сродство к жирам)

времена мы начинаем чаще задумываться о том, что пора бы заняться какой-нибудь двигательной активностью даже не выходя из дома: покачать пресс, поотжиматься, скачать наконец фитнесс приложение (

о них подробнее тут

), или пойти в зал — это для совсем бесстрашных. В связи с этим мне хотелось бы поговорить о нескольких вещах, которые важно знать, чтобы лучше понимать, как тренировки воздействуют на наше тело и почему к одним нагрузкам оно хорошо приспособлено, а к другим — нет.

В этой статье мы поговорим о мышцах, о том какие они бывают и за счет чего растут

Строение мышечной ткани

Мышцы относительно сложно устроены. Они представляют из себя совокупность мышечных волокон, объединённых в пучки, покрытые соединительной тканью (

перимизием

). Все вместе пучки окружены плотной оболочкой из соединительной ткани (

эпимизием

). При этом перимизий не только отделяет один пучок от другого, но и соединяет их с эпимизием. Обе эти оболочки достаточно плотные. В каждом пучке находятся обособленные мышечные волокна, каждое из которых покрыто рыхлой, куда менее плотной соединительной тканью (

эндомизием

). Эндомизий как бы связывает мышечные волокна внутри пучка. Артерии, проходя через эпимизий начинают ветвится в перимизии, распадаясь на отдельные капилляры в эндомизии.

На рисунке хорошо видно, что большую часть мышечной клетки занимают сократительные структуры, однако базовые органеллы, такие как ядра, эндоплазматический ретикулум тоже присутствуют. Митохондрии, увы не нарисованы, но они там тоже есть. Стоит сказать, что в зависимости от функции, на них может приходиться существенная часть мышечной клетки, ведь именно они ответственны за синтез большей части необходимой мышцам для сокращения энергетической молекулы АТФ.

Какие бывают мышцы?

Существует несколько классификаций мышц: по форме, числу головок, положению, месту прикрепления и направлению мышечных пучков.

Остановимся на классификации мышц по направлению мышечных пучков, так как именно она обьясняет достаточно сильное отличие в силовых возможностях мышц (а это нас и интересует).

В веретенообразных мышечных пучках волокна расположены параллельно длинной оси мышцы (например, бицепс). При перистом расположении мышечные волокна расположены под углом к длинной оси (идеальные примеры — икроножная и камбаловидная мышцы). Давайте посмотрим как это выглядит.


Слева — веретенообразная мышца, справа — двуперистая

За счет перистого строения в одной мышце удается упаковать куда больше мышечных волокон одинакового объема, чем в веретенообразных мышцах того же диаметра. Соответственно, мышцы с перистым расположением волокон обладают куда большей «силой тяги».

Тут замечательный пример — икроножная и камбаловидная мышцы. За счет своего перистого строения они в 6 и, соответственно, 12 раз сильнее веретеновидных мышц аналогичного диаметра. Это и логично, ведь им необходимо поднимать вес всего тела при каждом новом шаге.
Однако, у перистых мышц есть и существенный недостаток. За счет того, что волокна расположены под углом к длинной оси мышцы, сама мышца сокращается меньше чем отдельное волокно. По сути, изменение длины всей мышцы при сокращении равняется изменению длины волокна, умноженному на косинус угла перистости. Чаще всего угол перистости находится в диапазоне от 2 до 27 градусов. Камбаловидная мышца, расположенная прямо под икроножной, имеет угол перистости в 27 градусов (cos = 0.89). Соответственно, при сокращении мышечных волокон внутри камбаловидной мышцы на x см, реально длина мышцы сократится на 0.89x см. Такое расположение волокон снижает скорость сокращения перистых мышц.

Иначе говоря, перистые мышцы нужны там, где речь идет о преодолении большой силы на малом пути. Например, при подъеме на носочки амплитуда движения небольшая (если сравнивать ее с разгибанием/сгибанием руки). У нас нет прямой необходимости вставать на носочки с очень большой скоростью, если, конечно, вы не увлекаетесь балетом. Однако, в целом вставать на носочки нам приходится довольно часто. Соответственно, мышцы, которые отвечают за подъем, должны поднимать вес всего тела, пусть даже и в ущерб скорости. Сгибателям и разгибателям рук тоже нужно быть сильными, но им точно нельзя жертвовать скоростью, чтобы первым дотянуться до яблока на дереве или оттолкнуть хищника (ну, эволюционно так сложилось). Поэтому, там, где нужно действовать оперативно, тело чаще использует веретенообразные мышцы.

Быстрые и медленные мышечные волокна

В одной мышце сосуществует несколько типов волокон, которые отличится по таким параметрам, как скорость, сила сокращения и утомляемость. Причина этого лежит в различиях метаболических процессов и в отличиях сократительных элементов. Давайте посмотрим на это явление подробнее:

1. Медленные окислительные (I тип) — красные

Это волокна сравнительно тонкого диаметра, которые имеют низкий порог активации мотонейрона. А значит именно они выполняют обыденные сокращения — ведь мозгу достаточно послать слабую команду для сокращения таких волокон. Также, красные волокна сокращаются относительно медленно (порядка 100-110 мс).

Кровоснабжаются эти волокна хорошо и имеют высокое содержание миоглобина (используется как депо кислорода). Крупные митохондрии позволяют им работать на протяжении более длительного времени.

Название — окислительные, очень логично, поскольку получение энергии ими осуществляется за счет аэробного дыхания (процесс длительный и требует наличие кислорода). Обычно это подразумевает окисление глюкозы до пирувата в процессе гликолиза, с последующим окислением до углекислого газа в цикле Кребса. В результате образуется 38 молекул АТФ из 1 молекулы глюкозы.

Красные волокна выполняют основную работу когда вы печатаете на клавиатуре, идете на работу или даже бегаете по утрам (только если не очень быстро).

2. Быстрые гликолитические волокна (II тип) — белые

Волокна данного типа в целом более толстые и сильные и куда больше подвержены гипертрофии (увеличению в размере). Для них характерна большая скорость сокращения (порядка 50 мс), но и большая утомляемость.

Название гликолитический происходит от основного способа получения ими энергии (в результате гликолиза). Данный способ позволяет получить АТФ быстро и не требует кислорода, то есть, является анаэробным. Однако, у него низкая эффективность — всего 2 молекулы АТФ из 1 молекулы глюкозы.

Для белых волокон характерен высокий порог активации мотонейрона. Это значит, чтобы задействовать данный тип волокон, мозг должен послать сильную команду на сокращение. Получается, что в обычной жизни, такие волокна слабо задействованы.

В разных мышцах доля белых волокон различается. Так, например, в уже упомянутых икроножных — быстрых волокон довольно мало, поскольку икры чаще всего выполняют монотонную работу и должны быть довольно выносливыми. А вот у разгибателей плеча (трицепса) большинство волокон — белые, ведь сокращаться ему нужно быстро. Будь мы в дикой природе, я бы сказал, что такие волокна в основном отвечают за реализацию стратегии бей, или беги.

Среди быстрых волокон выделяют два подтипа.

IIа тип: быстрые окислительно-гликолитические, или просто быстрые окислительные волокна. По сути это почти те же быстрые волокна, но чуть меньшей толщины. Они более выносливы, чем волокна IIb типа, но утомляются быстрее, чем волокна I типа. При сокращении данный тип волокон развивает среднюю силу, используя в качестве источников энергии как окислительные (используются медленными), так анаэробные механизмы (используются быстрыми волокнами).

IIb тип: быстрые гликолитические волокна — толстые, быстрые, сильные волокна. Для них характерна быстрая утомляемость и высокий порог активации мотонейрона. Для получения энергии используют те же механизмы, что и быстрые волокна.

На рисунке сверху показано условное распределение быстрых и медленных волокон, а так же указаны типичные примеры мышц с преобладанием конкретного типа волокон.

Увеличение мышечной массы: гипертрофия или гиперплазия?

Количество волокон в одной и той же мышце у разных людей может существенно отличаться. Изначально считалось, что число мышечных волокон генетически детерминировано и не меняется в течение жизни. Соответственно и

мышечный рост обусловлен не увеличением числа мышечных волокон, а увеличением их диаметра (гипертрофия)

.

Однако в последнее время появляется все больше работ, показывающих возможность увеличения числа волокон (гиперплазия) у животных, например, у птиц. Обычно, причиной гиперплазии у животных служит экстремальное растяжение мышц на протяжении длительного времени (от пары часов, до нескольких суток). Если кто-то подумал, что есть птицы, приверженцы экстремальной йоги — спешу вас разочаровать. Эти экстремальные растяжения являются частью экспериментов и достигаются не самым приятным образом.

Так за счет какого процесса происходит развитие и рост мышц у нас с вами?

Существующие работы по исследованию мышечного роста у человека показывают, что именно увеличение толщины волокон является причиной увеличения объема его мышц.

И именно силовые нагрузки приводят к гипертрофии мышечных волокон человека

. Роль гиперплазии же, скорее всего незначительна, если она вообще имеет место (сложно представить себе человека, который без остановки (в течение пары суток) растягивает одну и ту же мышцу).

Почему разные мышцы растут по разному?

Наиболее привычный и понятный для нас способ тренироваться — это обычные силовые тренировки. Под воздействием таких тренировок происходит гипертрофия быстрых и части промежуточных волокон (IIa), в то время, как медленные волокна чаще остаются за бортом.

Тогда как гипертрофировать мышцы с преобладанием медленных волокон?

Все просто, нужно выполнять упражнения в многоповторном режиме. Для примера возьмем икры (в них много медленных волокон). Хорошим подходом к тренировке этих мышц будут упражнения, которые можно выполнять неспеша в течение минуты (или более, в зависимости от вашей тренированности). Для примера возьмем подъёмы на носочки. За минуту получится примерно 30-40 повторений — это по сути тренировка на выносливость.

А что тогда насчет обычных силовых тренировок? Ведь в икрах все еще остаются быстрые волокна, которые тоже хочется гипертрофировать.

Хотя многоповторные нагрузки и оказывают на икры наибольший эффект (в отличие от, например, на грудных мышц), для достижения максимального эффекта можно разбавлять их редкими, но «тяжелыми» тренировками с числом повторов от 8 до 20. В таком случае можно использовать утяжелители или просто выполнять позитивную фазу (вставать на носочки) в максимально быстром темпе. Такой подход поможет максимально включить быстрые волокна.

А как обеспечить рост мышц с быстрыми волокнами?

Например, вы хотите гипертрофировать трицепс (помним, что в нем много быстрых волокон). Это значит, что эффективными будут подходы с малым, и средним числом повторов и большой нагрузкой (50-80% от одноповторного максимума). При этом, длительность подхода не должна превышать 25-30 секунд, так как к этому времени уже успевает закончится АТФ и потихоньку подходят к концу запасы креатин фосфата (еще один вид топлива для быстрых волокон). После этого необходим отдых в 60-120 секунд (этого хватает, на ресинтез запасов топлива для быстрых волокон). С другими мышцами, с преобладанием быстрых волокон примерна такая же картина.

В довесок скажу, что с распределением волокон все не так просто. Есть еще ряд факторов (таких как пол, возраст и т.д.), которые могут оказать существенное влияние на соотношение мышечных волокон в мышцах человеческого тела.

Подробнее об этих и других аспектах, связанных с соотношением типов мышечных волокон в теле мы поговорим в следующей статье.

P. S. Вы уже наверное поняли, что эта тема достаточно сложная и применять эти знания не так уж просто. Но мы с друзьями заморочились и недавно запилили фитнесс приложение на основе ИИ, и написали об этом небольшую статью. Оно в самом начале оценивает точку старта человека и на основе его физических особенностей создает индивидуальные тренировки.

Если влезть под капот, то мы увидим, что алгоритм учитывает сколько времени должны длиться подходы, чтобы привести именно к гипертрофии, при этом нагрузка калибруется так, чтобы человек реально мог все выполнить. И да, он не выплёвывает легкие после первой тренировки, и на завтра может ходить + еще куча интересных механизмов на базе спортивной физиологии, о которых мы немного расскажем позже.

Мышцы в цифрах и фактах

Всем хочется, чтобы мышцы были большими и сильными. Для этого люди готовы подвергать себя тяжелейшим нагрузкам, держаться на строгих диетах и взвешиваться на весах чуть ли не по нескольку раз в день. Но вы когда-нибудь задумывались, что вы вообще знаете о мышцах?

Нет, не с точки зрения справочника анатомии, пестрящего длинными и занудными определениями. Но как мышечная ткань распределена в теле, каких типов бывает и как взаимодействует с организмом? Огромное количество информации проходит мимо большей части начинающих спортсменов. А ведь именно она помогает правильно строить тренировочный процесс и делать его эффективнее!

Мышцы не вино – годы им помеха

Первое что нужно усвоить – мышечный объем в организме на протяжении жизни не постоянен. Вы можете никогда не тренироваться и не заниматься спортом, но доля мышц в вашем теле все равно будет изменяться в зависимости от возраста.

В процентном соотношении по сравнению к другим тканям, объем мышц с возрастом выглядит следующим образом:

  • Новорожденный – 20%
  • Взрослый человек – 42%
  • Пожилой – 30% и меньше

Итак, мы видим пиковую динамику роста мышц в теле с возрастом. Заострять внимание на грудных детях не будем, потому что в столь юном возрасте мало кому придет в голову тренироваться. Но на уменьшение доли мышц с возрастом обратить внимание стоит.

Чем старше человек, тем сложнее ему дается мышечно-наборный тренинг!

Больше того, после 35-40 лет в организме происходят достаточные изменения, чтобы сделать серьезный рост мышечной массы почти невозможным без применения специальных препаратах. Речь идет не только об анаболических стероидах, но и гормоне роста и ряде других.

Учитывайте это, если захотите добиться раскачанной фигуры в среднем возрасте.

Состав по ГОСТу

Многие считают, что мышцы состоят из одного лишь белка. Это заблуждение! 85% мышц состоит из воды. Вот почему обильное питье во время тяжелых тренировок вдвойне важно.

Вода помогает не только компенсировать нехватку жидкости и предотвратить обезвоживание, но и увеличить мышечные клетки в объеме за счет содержащейся в ней жидкости.

Эффективнее воды из-под крана в процессе тренинга пить изотонические напитки. Они лучше утоляют жажду и поддерживают организм за счет содержания нужных ему витаминов и минералов.

Белок в мышцах играет тоже очень важную роль. Если вода выполняет функцию соединяющего раствора, то протеины – это кирпичики. Поэтому организм должен получать достаточные объемы белка для роста мускулатуры. Приблизительно их можно рассчитать следующим образом:

  • 1,5 г на 1 кг массы тела – сохранение мышечной массы
  • 2,2 г на 1 кг – сжигание жира и работа на рельеф
  • 3-4 г на 1 кг – набор мышц

Здесь важно подчеркнуть, что речь идет именно об усвоенном белке, а не просто о потребленном. И точно также как и в человеческих мышцах, животное мясо не состоит на 100% из протеина. Вот почему протеиновые смеси пользуются такой популярностью у спортсменов в качестве добавки к основному питанию.

Мышцы под микроскопом

Мышцы состоят из волокон разного типа – быстрых и медленных (белых и красных). Чем больше в мышце быстрых волокон, тем они сильнее. Если же больше красных, то они выносливее.

Многие мышцы делятся на сгибатели и разгибатели. Примеры таких делений:

  • Бицепс/Трицепс
  • Передняя часть бедра/Задняя часть бедра

Тренировать такие мышцы в течение одной тренировки считается наиболее эффективным для их роста.

В процессе тренировок нужно учитывать, что крупные группы мышц восстанавливают дольше мелких. Наиболее крупные мышечные массивы залегают в ногах, спине и груди.


Ребят,помогите пожалуйста…дополните предложения.Мышцы состоят — Школьные Знания.com

сколько людей в России? ​

середовища, коли не існує загрозиДЛЯ ЛЮДИНИ.​

почему у людей появляются попыломы (родинка)помогите пожалуйста по биологии​

С какого года Мендель проводил опыты по скрещиванию растений гороха? *2 баллаа)1854б)1830в)1890​

Избыточное количество углеводов в организме приводит к:  а) их превращению в белки б) отравлению организма в) их превращению в жиры​

что такое Аллельное исключение? * 2 балла а)отсутствие или инактивация одного из пары генов б)чистоту генов в)малое количество хромосом​

ПОМОГИТЕ ПОЖАЛУЙСТА КТО ДЕЛАЛ Какие из элементов содержания, проверяемых на ЕГЭ (из кодификатора ФИПИ по биологии за 2020 г.), помимо КЭС 2.7, учителю … целесообразно отработать с обучающимися на лабораторных работах по митозу и мейозу? Выберите три правильных ответа. КЭС 4.4 «Распознавание (на рисунках) органов растений» КЭС 3.8. «Методы выведения новых сортов растений, пород животных, штаммов микроорганизмов. Значение генетики для селекции» КЭС 7.3 «Биологическое разнообразие, саморегуляция и круговорот веществ – основа устойчивого развития экосистем» КЭС 4.5 «Многообразие растений. Основные отделы растений» КЭС 3.3 «Эмбриональное и постэмбриональное развитие организмов» КЭС 4.2 «Бактерии – возбудители заболеваний растений, животных, человека»

Цифровой микроскоп, поставляемый в образовательные организации, позволяет изучать объекты: 1 в проходящем свете 2 в отраженном свете 3 в инфракрасном … свете 4 в ультрафиолетовом свете помогите пожалуйста

Оптический микроскоп, поставляемый в образовательные организации, позволяет изучать объекты на микропрепаратах: 1 в проходящем свете 2 в отраженном св … ете 3 в инфракрасном свете 4 в ультрафиолетовом свете

В лабораторной работе, посвященной тургору у растений, ученикам следует выбрать одно из следующих описаний этого биологического явления. Какое именно? … 1 разновидность осмотического давления 2 результат действия сосущих сил 3 напряженное состояние клеточной оболочки 4 измеряемый уровень осмотического давления

Как устроены мышцы

Не все мышцы в теле человека одинаковы. По типу строения они делятся на три группы — скелетные, гладкие и сердечная мышца (которую также называют “миокард”).

Гладкие мышцы являются составной частью кровеносных сосудов и стенок полых внутренних органов. Эти мышцы сокращаются медленно и ритмично, подчиняясь сигналам вегетативной нервной системы, точно также как и сердечная мышца.

Скелетные же мышцы подконтрольны сознанию человека, с помощью них мы, например, плывем, крутим педали, бежим — совершаем разнообразные движения. В теле более 600 таких мышц. Вместе со скелетом, они образуют скелетно-мышечную ткань.

Скелетно-мышечная ткань, в свою очередь, состоит из двух типов волокон: медленные и быстрые. Каждый тип мышечных волокон отвечает за свой вид работы: в спринте, так же как и в тяжелой атлетике и боевых искусствах, задействованы быстрые волокна. Они рассчитаны на короткую высокоскоростную загрузку.  Медленные волокна, наоборот, задействованы при продолжительных нагрузках, например, велогонка или марафон. Они отличаются низкой утомляемостью и относительно небольшой силой. 

У спортсменов, выступающих в разных дисциплинах, в разной степен  развиты те или иные мышечные волокна. Например, Усейн Болт не пробежал бы Московский Марафон так, как пробежал его Артём Алексеев в 2016 году (с рекордом соревнования! 2:13:40). 

От природы у человека могут быть больше развиты те или иные мышцы, но их можно сознательно натренировать.

Длительные пробежки на аэробном пульсе (70-80% от максимального значения частоты сердечных сокращений).

Такие тренировки развивают медленные мышечные волокна, повышая их устойчивость к утомлению. К каждой такой тренировкой всё больше и больше мышечных волокон переходят в разряд медленных. Именно поэтому атлет совершенствуется в беге на длинные дистанции с каждым новым сезоном. 

Интервальные тренировки и спринты: традиционные интервалы, например, 12 х 400 м, или спринт в горку задействуют быстрые мышечные волокна. Они обладают взрывной энергией и развиваются при короткой, но интенсивной работе. Но что ещё более важно, интервальный тип тренировок развивает нейромышечную координацию, то есть увеличивает скорость сигнала «Работать!!» от мозга к мышцам. Выполняя интервалы, атлет тренирует свои спринтерские качества. Включая такие тренировки в свою подготовку, спортсмен, в том числе марафонец, сможет бежать быстрее, не затрачивая много усилий. 

Участвуете ли вы в соревновании по легкой атлетике в помещении или готовитесь к марафону, ваше тело работает интенсивно, порой на пределе возможностей. Чтобы поддержать мышцы, помочь им справиться с нагрузкой, требуется хорошая экипировка. Для длительных пробежек рекомендуем обратить внимание на компрессионное трико серии ЭЛИТ или на более экономичный вариант — трико серии УНИВЕРСАЛЬНАЯ.

Компрессионная ткань воздействуют именно на все мышцы, которые подвержены наибольшим нагрузкам. Если вы привыкли бегать в шортах, то будет не лишним дополнить их компрессионными гетрами или гольфами для усиления оттока крови и защиты икроножной мышцы. 

При интервальных тренировках и спринтах, ваш высокий темп поддержит серия MCS: компрессионные трико, шорты и гетры. Кроме усиленной поддержки работы сердечно-сосудистой системы, экипировка MCS (Muscle Containment Stamping) оказывает направленное компрессионное действие на крупные мышцы, эффективно снижает их колебание, и, соответственно, риск их повреждения.

Как работают мышцы — T&P

Иллюстрация: Максим Чатский

Мышцы состоят из длинных мышечных волокон, которые крепятся к костям при помощи сухожилий. Волокна состоят из миллионов мышечных клеток, к которым подходят капилляры для их питания и нервные окончания для управления их работой.

Когда говорят «мышцы», обычно имеют в виду скелетные мышцы. Еще бывают гладкие мышцы, из которых состоят стенки некоторых внутренних органов, а так же сердечная мышца. Сердечная мышца по строению очень похожа на скелетную, но в нее встроен генератор импульсов, благодаря которому сердце непрерывно работает на протяжении всей жизни человека.

Мышечная клетка состоит из множества маленьких секций — саркомеров. Саркомер выглядит как трубочка, к боковым стенкам которой внутри прикреплены длинные нити белка миозина, как щетина у зубной щетки. А в середине параллельно этим нитям находятся нити белка актина, которые состоят из множества цепочек, заканчивающихся головкой. Выглядят они как маленькие гусеницы с лапками.

Когда на нервное окончание приходит импульс — это сигнал к действию, надо сокращать мышцу. Запускается химическая реакция, которая притягивает головки актина к нитям миозина, после чего головка сгибается и подтягивает нити миозина и актина друг к другу.

В результате этого нити миозина подтягиваются друг к другу и саркомер сокращается. Получается, что маленькие гусеницы ножками идут по щетине двух зубных щеток и притягивают их друг к другу.

Сила сокращения каждой отдельной такой клетки очень мала. Но поскольку в мышце их огромное количество, и сила складывается, мышца в целом может развивать большое усилие.

В расслабленном состоянии головки актина отцепляются от миозина и саркомер разъезжается обратно.

Вот так это выглядит в движении:

Почему мышцы болят

Бывает совсем уж неприятная боль в мышцах — когда сводит ногу ночью или в воде. Обычно это связано с нарушенным обменом веществ, недостатком калия, магния, кальция, натрия или воды, плохим кровообращением.

Очень часто после серьезных нагрузок мышцы на следующий день начинают болеть. Раньше в этом обвиняли молочную кислоту — продукт химической реакции во время работы мышцы. Но на самом деле вся молочная кислота уходит из мышц почти сразу после нагрузок.

При больших нагрузках часть мышечных клеток повреждается. Но в этом нет ничего страшного, если нет действительно серьезных травм: мышцы быстро восстанавливаются и даже при этом увеличиваются в объеме и наращивают силу. Результатом этой восстановительной деятельности является неприятная нудящая боль. Мазохистское удовольствие от боли в мышцах оправдано: вы же в это время становитесь сильнее.

Мышечная система | Биология для майоров II

Результаты обучения

  • Определить структуру и функцию мышечной системы

Мышечная система — это биологическая система человека, которая производит движение. Мышечная система позвоночных контролируется нервной системой, хотя некоторые мышцы, например сердечная, могут быть полностью автономными. Мышца — это сократительная ткань, происходящая из мезодермального слоя эмбриональных половых клеток.Его функция — создавать силу и вызывать движение, либо движение, либо движение во внутренних органах. Мышечные сокращения в значительной степени происходят без осознанного мышления и необходимы для выживания, например, сокращение сердца или перистальтика, которые проталкивают пищу через пищеварительную систему. Произвольное сокращение мышц используется для движения тела и может точно контролироваться, например, движениями пальцев или грубыми движениями, такими как бицепсы и трицепсы.

Рисунок 1. Структура мышц

Мышца состоит из мышечных клеток (иногда называемых «мышечными волокнами»).Внутри клеток находятся миофибриллы; миофибриллы содержат саркомеры, состоящие из актина и миозина. Отдельные мышечные клетки выстланы эндомизием. Мышечные клетки связаны перимизием в пучки, называемые пучками. Эти пучки затем группируются вместе, образуя мышцы, и покрываются эпимизием. Мышечные веретена распределены по мускулам и обеспечивают сенсорную обратную связь с центральной нервной системой.

Скелетные мышцы, которые включают мышцы из скелетной ткани, расположены в дискретных группах (рис. 1).Пример — двуглавая мышца плеча. Связан сухожилиями с отростками скелета. Напротив, гладкие мышцы встречаются на разных уровнях почти в каждом органе, от кожи (в которой она контролирует эрекцию волос на теле) до кровеносных сосудов и пищеварительного тракта (в которых она контролирует калибр просвета и перистальтику, соответственно).

В теле человека около 640 скелетных мышц. Вопреки распространенному мнению, количество мышечных волокон нельзя увеличить с помощью упражнений; вместо этого мышечные клетки просто становятся больше.Однако считается, что миофибриллы обладают ограниченной способностью к росту за счет гипертрофии и расщепляются, если к ним предъявляется повышенный спрос. В теле есть три основных типа мышц: гладкие, сердечные и скелетные (см. Рисунок 2). Хотя они во многом различаются, все они используют актин, скользящий по миозину, для сокращения и расслабления мышц. В скелетных мышцах сокращение стимулируется в каждой клетке нервными импульсами, которые высвобождают ацетилхолин в нервно-мышечном соединении, создавая потенциалы действия вдоль клеточной мембраны.Все скелетные мышцы и многие сокращения гладких мышц стимулируются связыванием нейромедиатора ацетилхолина. На мышечную активность приходится большая часть потребления энергии организмом. Мышцы накапливают энергию для собственного использования в виде гликогена, который составляет около 1% от их массы. Гликоген может быстро превращаться в глюкозу, когда требуется больше энергии.

Типы

Рис. 2. Гладкомышечные клетки не имеют бороздок, в отличие от клеток скелетных мышц. Клетки сердечной мышцы имеют бороздки, но, в отличие от многоядерных скелетных клеток, имеют только одно ядро.Ткань сердечной мышцы также имеет вставочные диски, специализированные области, проходящие вдоль плазматической мембраны, которые соединяются с соседними клетками сердечной мышцы и помогают передавать электрический импульс от клетки к клетке.

  • Гладкая мышца или «непроизвольная мышца» состоит из веретенообразных мышечных клеток, находящихся в стенках органов и структур, таких как пищевод, желудок, кишечник, бронхи, матка, мочеточники, мочевой пузырь и кровеносные сосуды. Гладкомышечные клетки содержат только одно ядро ​​и без бороздок.
  • Сердечная мышца также является «непроизвольной мышцей», но имеет поперечно-полосатую структуру и внешний вид. Как и гладкие мышцы, клетки сердечной мышцы содержат только одно ядро. Сердечная мышца находится только в сердце.
  • Скелетная мышца или «произвольная мышца» прикрепляется сухожилиями к кости и используется для обеспечения движения скелета, например, передвижения. Клетки скелетных мышц многоядерные, с периферическими ядрами. Скелетные мышцы называются «поперечнополосатыми» из-за того, что под световым микроскопом они выглядят как продольные.Функции скелетной мышцы включают:
    • Опора кузова
    • Помощь при движении костей
    • Помогает поддерживать постоянную температуру по всему телу
    • Помогает в движении сердечно-сосудистых и лимфатических сосудов посредством сокращений
    • Защита внутренних органов и обеспечение стабильности суставов

Сердечные и скелетные мышцы имеют поперечнополосатую форму, поскольку они содержат саркомеры и упакованы в очень регулярные группы пучков; гладкие мышцы не имеют ни того, ни другого.Поперечно-полосатая мышца часто используется короткими интенсивными импульсами, тогда как гладкая мышца выдерживает более длительные или даже почти постоянные сокращения.

Скелетные мышцы делятся на несколько подтипов:

  1. Тип I, медленный окислительный, медленно сокращающийся , или «красная» мышца плотна капиллярами и богата митохондриями и миоглобином, что придает мышечной ткани характерный красный цвет. Он может переносить больше кислорода и поддерживать аэробную активность.
  2. Тип II, быстро сокращающийся , мышцы делятся на три основных типа, которые в порядке увеличения скорости сокращения:
    1. Тип IIa, который, как и медленные мышцы, является аэробным, богат митохондриями и капиллярами и кажется красным.
    2. Тип IIx (также известный как тип IId) с меньшей плотностью митохондрий и миоглобина. Это самый быстрый тип мышц у человека. Он может сокращаться быстрее и с большей силой, чем окислительная мышца, но может выдерживать только короткие анаэробные всплески активности, прежде чем мышечное сокращение станет болезненным (что часто объясняется накоплением молочной кислоты). N.B. в некоторых книгах и статьях эта мышца у людей была названа типом IIB
    3. , что сбивает с толку.
    4. Тип IIb, анаэробная, гликолитическая, «белая» мышца, еще менее плотная по митохондриям и миоглобину.У мелких животных, таких как грызуны или кролики, это основной быстрый тип мышц, объясняющий бледный цвет их мяса.

Для большинства скелетных мышц сокращение происходит в результате сознательного усилия, исходящего из головного мозга. Мозг посылает сигналы в виде потенциалов действия через нервную систему к двигательному нейрону, который иннервирует мышечное волокно. Однако некоторые мышцы (например, сердце) не сокращаются в результате сознательного усилия. Они считаются автономными.Кроме того, не всегда необходимо, чтобы сигналы исходили из мозга. Рефлексы — это быстрые бессознательные мышечные реакции, возникающие из-за неожиданных физических раздражителей. Потенциалы действия для рефлексов возникают не в головном, а в спинном мозге.

Существует три основных типа мышечных сокращений, соответствующих типам мышц: сокращения скелетных мышц, сокращения сердечной мышцы и сокращения гладких мышц.

Внесите свой вклад!

У вас была идея улучшить этот контент? Нам очень понравится ваш вклад.

Улучшить эту страницуПодробнее

9.2A: Волокна скелетных мышц — Medicine LibreTexts

Скелетные мышцы состоят из поперечно-полосатых субъединиц, называемых саркомерами, которые состоят из миофиламентов актина и миозина.

Цели обучения

  • Обрисовать структуру волокна скелетных мышц

Ключевые моменты

  • Мышцы состоят из длинных пучков миоцитов или мышечных волокон.
  • Миоциты содержат тысячи миофибрилл.
  • Каждая миофибрилла состоит из множества саркомеров, функциональной сократительной области поперечно-полосатой мышцы. Саркомеры состоят из миофиламентов миозина и актина, которые взаимодействуют, используя модель скользящей нити и цикл поперечного мостика для сокращения.

Ключевые термины

  • саркоплазма : цитоплазма миоцита.
  • саркоплазматический ретикулум : эквивалент гладкой эндоплазматической сети в миоците.
  • сарколемма : клеточная мембрана миоцита.
  • саркомер : Функциональная сократительная единица миофибриллы поперечно-полосатой мышцы.

Структура волокон скелетных мышц

Миоциты, иногда называемые мышечными волокнами, образуют основную массу мышечной ткани. Они связаны перимизием, оболочкой из соединительной ткани, в пучки, называемые пучками, которые, в свою очередь, соединяются вместе, образуя мышечную ткань. Миоциты содержат многочисленные специализированные клеточные структуры, которые способствуют их сокращению и, следовательно, сокращению мышцы в целом.

Высокоспециализированная структура миоцитов привела к созданию терминологии, которая отличает их от общих клеток животных.

  • Родовая клетка> Миоцит
  • Цитоплазма> Саркоплазма
  • Клеточная мембрана> Sarcolemma
  • Гладкая эндоплазматическая сеть> Саркоплазматическая сеть

Структура миоцитов

Миоциты могут быть невероятно большими, диаметром до 100 микрометров и длиной до 30 сантиметров.Саркоплазма богата гликогеном и миоглобином, которые хранят глюкозу и кислород, необходимые для выработки энергии, и почти полностью заполнена миофибриллами, длинными волокнами, состоящими из миофиламентов, которые способствуют сокращению мышц.

Сарколемма миоцитов содержит многочисленные впячивания (ямки), называемые поперечными канальцами, которые обычно перпендикулярны длине миоцита. Поперечные канальцы играют важную роль в снабжении миоцитов ионами Ca + , которые играют ключевую роль в сокращении мышц.

Каждый миоцит содержит несколько ядер из-за того, что они произошли от нескольких миобластов, клеток-предшественников, которые дают начало миоцитам. Эти миобласты расположены на периферии миоцита и уплощены, чтобы не влиять на сокращение миоцитов.

Миоцит: клетка скелетных мышц : клетка скелетных мышц окружена плазматической мембраной, называемой сарколеммой, с цитоплазмой, называемой саркоплазмой. Мышечное волокно состоит из множества миофибрилл, собранных в упорядоченные единицы.

Структура миофибрилл

Каждый миоцит может содержать многие тысячи миофибрилл. Миофибриллы проходят параллельно миоциту и обычно проходят по всей его длине, прикрепляясь к сарколемме с обоих концов. Каждая миофибрилла окружена саркоплазматической сетью, которая тесно связана с поперечными канальцами. Саркоплазматический ретикулум действует как приемник ионов Ca + , которые высвобождаются при передаче сигналов из поперечных канальцев.

Саркомеры

Саркомер : Саркомер — это функциональная сократительная область миоцита, определяющая область взаимодействия между набором толстых и тонких нитей.

Миофибриллы состоят из длинных миофиламентов актина, миозина и других связанных белков. Эти белки организованы в области, называемые саркомерами, функциональной сократительной областью миоцита. Внутри саркомерного актина и миозина миофиламенты переплетаются друг с другом и скользят друг по другу посредством модели сокращения скользящей нити. Регулярная организация этих саркомеров придает скелетным и сердечным мышцам характерный полосатый вид.

Миофиламенты (толстые и тонкие)

Миофибриллы состоят из более мелких структур, называемых миофиламентами.Существует два основных типа миофиламентов: толстые нити и тонкие нити. Толстые филаменты состоят в основном из белков миозина, хвосты которых соединяются вместе, оставляя головки открытыми для переплетенных тонких нитей. Тонкие нити состоят из актина, тропомиозина и тропонина. Молекулярная модель сокращения, которая описывает взаимодействие между актином и миозиновыми миофиламентами, называется циклом перекрестных мостиков.

ЛИЦЕНЗИИ И АТРИБУЦИИ

CC ЛИЦЕНЗИОННЫЙ КОНТЕНТ, ПРЕДЫДУЩИЙ РАЗДЕЛАННЫЙ

CC ЛИЦЕНЗИОННОЕ СОДЕРЖАНИЕ, СПЕЦИАЛЬНАЯ АТРИБУЦИЯ

10.2 Скелетные мышцы — анатомия и физиология

Цели обучения

Описать структуру и функцию волокон скелетных мышц

К концу этого раздела вы сможете:

  • Описать слои соединительной ткани, окружающие скелетную мышцу
  • Определите мышечное волокно, миофибриллу и саркомер
  • Перечислите основные саркомерные белки, участвующие в сокращении
  • Определите области саркомера и меняются ли они во время сжатия
  • Объясните процесс сокращения мышц скользящей нити

Каждая скелетная мышца — это орган, состоящий из различных интегрированных тканей.Эти ткани включают волокна скелетных мышц, кровеносные сосуды, нервные волокна и соединительную ткань. Каждая скелетная мышца имеет три слоя соединительной ткани, которые окружают ее, обеспечивают структуру мышцы и разделяют мышечные волокна внутри мышцы (рис. 10.2.1). Каждая мышца обернута оболочкой из плотной соединительной ткани неправильной формы, называемой эпимизием , которая позволяет мышце сокращаться и мощно двигаться, сохраняя при этом ее структурную целостность. Эпимизий также отделяет мышцу от других тканей и органов в этой области, позволяя мышце двигаться независимо.

Рисунок 10.2.1 — Три слоя соединительной ткани: Пучки мышечных волокон, называемые пучками, покрыты перимизием. Мышечные волокна покрыты эндомизием.

Внутри каждой скелетной мышцы мышечные волокна организованы в пучки, называемые пучками , окруженные средним слоем соединительной ткани, называемым перимизием . Эта фасцикулярная организация часто встречается в мышцах конечностей; он позволяет нервной системе запускать определенное движение мышцы, активируя подмножество мышечных волокон в пучке мышцы.Внутри каждого пучка каждое мышечное волокно заключено в тонкий слой соединительной ткани из коллагена и ретикулярных волокон, который называется эндомизий . Эндомизий окружает внеклеточный матрикс клеток и играет роль в передаче силы, производимой мышечными волокнами, на сухожилия.

В скелетных мышцах, которые работают с сухожилиями, натягивая кости, коллаген в трех слоях соединительной ткани переплетается с коллагеном сухожилия. На другом конце сухожилия оно срастается с надкостницей, покрывающей кость.Напряжение, создаваемое сокращением мышечных волокон, затем передается через слои соединительной ткани к сухожилию, а затем к надкостнице, чтобы тянуть кость для движения скелета. В других местах мезия может сливаться с широким, похожим на сухожилие листом, называемым апоневрозом , или с фасцией, соединительной тканью между кожей и костями. Широкий слой соединительной ткани в нижней части спины, в который сливаются широчайшие мышцы спины («широчайшие»), является примером апоневроза.

Каждая скелетная мышца также богато снабжена кровеносными сосудами для питания, доставки кислорода и удаления шлаков. Кроме того, каждое мышечное волокно в скелетной мышце снабжается аксонной ветвью соматического двигательного нейрона, которая сигнализирует волокну о сокращении. В отличие от сердечных и гладких мышц, единственный способ функционального сокращения скелетных мышц — это передача сигналов от нервной системы.

Поскольку клетки скелетных мышц длинные и цилиндрические, их обычно называют мышечными волокнами (или миофибрами).Волокна скелетных мышц могут быть довольно большими по сравнению с другими клетками, с диаметром до 100 мкм м и длиной до 30 см (11,8 дюйма) в портняжной мышце верхней части ноги. Наличие большого количества ядер позволяет производить большое количество белков и ферментов, необходимых для поддержания нормальной функции этих крупных белковых клеток. Помимо ядер, волокна скелетных мышц также содержат клеточные органеллы, обнаруженные в других клетках, таких как митохондрии и эндоплазматический ретикулум. Однако некоторые из этих структур специализируются на мышечных волокнах.Специализированная гладкая эндоплазматическая сеть, называемая саркоплазматической сетью (SR) , хранит, высвобождает и извлекает ионы кальция (Ca ++ ).

Плазматическая мембрана мышечных волокон называется сарколемма (от греческого sarco , что означает «плоть»), а цитоплазма обозначается как саркоплазма (рис. 10.2.2). В мышечном волокне белки организованы в структуры, называемые миофибриллами , которые проходят по всей длине клетки и содержат саркомеры, соединенные последовательно.Поскольку миофибриллы имеют всего около 1,2 мкм в диаметре, от сотен до тысяч (каждая с тысячами саркомеров) можно найти внутри одного мышечного волокна. Саркомер представляет собой наименьшую функциональную единицу волокна скелетных мышц и представляет собой высокоорганизованную систему сократительных, регуляторных и структурных белков. Укорачивание этих отдельных саркомеров приводит к сокращению отдельных волокон скелетных мышц (и, в конечном итоге, всей мышцы).

Рисунок 10.2.2 — Мышечное волокно: Волокно скелетных мышц окружено плазматической мембраной, называемой сарколеммой, которая содержит саркоплазму, цитоплазму мышечных клеток. Мышечное волокно состоит из множества миофибрилл, которые содержат саркомеры со светлыми и темными участками, которые придают клетке ее полосатый вид.

Саркомер определяется как область миофибриллы, заключенная между двумя структурами цитоскелета, называемыми Z-дисками (также называемыми Z-линиями), а поперечно-полосатый вид волокон скелетных мышц обусловлен расположением толстых и тонких миофиламентов внутри каждого саркомера. (Рисунок 10.2.2). Темно-полосатая полоса A состоит из толстых нитей, содержащих миозин, которые охватывают центр саркомера и простираются к Z-образной форме. Толстые нити закреплены в середине саркомера (линия М) с помощью белка, называемого миомезином. Более светлая полоса I областей содержит тонкие актиновые филаменты, закрепленные на Z-дисках белком, называемым α-актинином. Тонкие волокна переходят в полосу A по направлению к M-линии и перекрываются с участками толстого волокна.Полоса А темная из-за более толстых нитей мизоина, а также перекрывается с нитями актина. Зона H в середине полосы A немного светлее, потому что тонкие волокна не заходят в эту область.

Поскольку саркомер определяется Z-дисками, один саркомер содержит одну темную полосу A с половиной более светлой полосы I на каждом конце (рисунок 10.2.2). Во время сокращения сами миофиламенты не изменяют длину, а фактически скользят друг по другу, поэтому расстояние между Z-дисками сокращается.Длина полосы A не изменяется (толстая миозиновая нить остается постоянной длины), но области H-зоны и I-полосы сокращаются. Эти области представляют собой области, где волокна не перекрываются, и поскольку перекрытие волокон увеличивается во время сжатия, эти области без перекрытия уменьшаются.

Компоненты миофиламента

Тонкие филаменты состоят из двух нитчатых актиновых цепей (F-актин), состоящих из отдельных белков актина (рис. 10.2.3). Эти тонкие нити закреплены на Z-образном диске и простираются к центру саркомера.Внутри филамента каждый глобулярный мономер актина (G-актин) содержит сайт связывания мизоина, а также связан с регуляторными белками, тропонином и тропомиозином. Белковый комплекс тропонина состоит из трех полипептидов. Тропонин I (TnI) связывается с актином, тропонин T (TnT) связывается с тропомиозином, а тропонин C (TnC) связывается с ионами кальция. Тропонин и тропомиозин проходят вдоль актиновых филаментов и контролируют, когда сайты связывания актина будут открыты для связывания с миозином.

Толстые миофиламенты состоят из комплексов миозиновых белков, которые состоят из шести белков: двух тяжелых цепей миозина и четырех молекул легких цепей.Тяжелые цепи состоят из хвостовой области, гибкой шарнирной области и глобулярной головки, которая содержит сайт связывания актина и сайт связывания высокоэнергетической молекулы АТФ. Легкие цепи играют регулирующую роль в шарнирной области, но головная область тяжелой цепи взаимодействует с актином и является наиболее важным фактором для создания силы. Сотни белков миозина расположены в каждой толстой нити с хвостами к М-линии и головками к Z-дискам.

Другие структурные белки связаны с саркомером, но не играют прямой роли в производстве активной силы.Титин, который является крупнейшим из известных белков, помогает выравнивать толстую нить и добавляет эластичный элемент в саркомер. Титин закреплен на M-линии, проходит по длине миозина и простирается до Z диска. Тонкие нити также содержат стабилизирующий белок, называемый небулином, который охватывает длину толстых нитей.

Рисунок 10.2.3 — Саркомер: Саркомер, область от одной Z-линии до следующей Z-линии, является функциональной единицей волокна скелетных мышц.

Внешний веб-сайт

Посмотрите это видео, чтобы узнать больше о макро- и микроструктуре скелетных мышц.а) Как называются «точки соединения» между саркомерами? (б) Как называются «субъединицы» в миофибриллах, которые проходят по длине волокон скелетных мышц? в) Что такое «двойная нить жемчуга», описанная в видео? (d) Что придает скелетным мышечным волокнам поперечно-полосатый вид?

Расположение и взаимодействие между тонкими и толстыми нитями позволяет укорачивать саркомеры, что создает силу. По сигналу двигательного нейрона волокно скелетных мышц сокращается, когда тонкие нити натягиваются и скользят мимо толстых нитей внутри саркомеров волокна.Важно отметить, что в то время как саркомер укорачивается, отдельные белки и волокна не меняют длину, а просто скользят рядом друг с другом. Этот процесс известен как модель мышечного сокращения скользящей нити (рис. 10.2.4).

Рисунок 10.2.4 — Модель мышечного сокращения со скользящей нитью: Когда саркомер сокращается, линии Z сдвигаются ближе друг к другу, а полоса I становится меньше. Полоса А остается той же ширины. При полном сокращении тонкие и толстые нити перекрываются.

Процесс сокращения скольжения филаментов может происходить только тогда, когда миозинсвязывающие сайты на актиновых филаментах открываются серией этапов, которые начинаются с проникновения Са ++ в саркоплазму. Тропомиозин обвивает цепи актинового филамента и покрывает миозин-связывающие участки, предотвращая связывание актина с миозином. Комплекс тропонин-тропомиозин использует связывание ионов кальция с TnC, чтобы регулировать, когда головки миозина образуют поперечные мостики с актиновыми филаментами. Формирование поперечного мостика и скольжение филаментов происходит, когда присутствует кальций, а процесс передачи сигналов, приводящий к высвобождению кальция и сокращению мышц, известен как сцепление возбуждения-сокращения.

Обзор главы

Скелетные мышцы содержат соединительную ткань, кровеносные сосуды и нервы. Существует три слоя соединительной ткани: эпимизий, перимизий и эндомизий. Волокна скелетных мышц организованы в группы, называемые пучками. Кровеносные сосуды и нервы входят в соединительную ткань и разветвляются в клетке. Мышцы прикрепляются к костям напрямую или через сухожилия или апоневрозы. Скелетные мышцы поддерживают осанку, стабилизируют кости и суставы, контролируют внутренние движения и выделяют тепло.

Волокна скелетных мышц представляют собой длинные многоядерные клетки. Мембрана клетки — это сарколемма; цитоплазма клетки — саркоплазма. Саркоплазматический ретикулум (SR) — это форма эндоплазматического ретикулума. Мышечные волокна состоят из миофибрилл, которые состоят из последовательно соединенных саркомеров. Полосы скелетных мышц создаются организацией актиновых и миозиновых филаментов, в результате чего образуются полосы миофибрилл. Эти актиновые и миозиновые филаменты скользят друг по другу, вызывая укорачивание саркомеров, а клетки создают силу.

Вопросы по интерактивной ссылке

Посмотрите это видео, чтобы узнать больше о макро- и микроструктуре скелетных мышц. а) Как называются «точки соединения» между саркомерами? (б) Как называются «субъединицы» в миофибриллах, которые проходят по длине волокон скелетных мышц? в) Что такое «двойная нить жемчуга», описанная в видео? (d) Что придает скелетным мышечным волокнам поперечно-полосатый вид?

(а) Z-линии. (б) Саркомеры.(c) Это расположение актиновых и миозиновых нитей в саркомере. (d) Чередующиеся нити актиновых и миозиновых филаментов.

Каждое волокно скелетных мышц снабжается двигательным нейроном в СМС. Посмотрите это видео, чтобы узнать больше о том, что происходит в нервно-мышечном соединении. а) Что означает моторная единица? б) Каковы структурные и функциональные различия между большой моторной единицей и малой моторной единицей? Вы можете привести пример каждого из них? (c) Почему нейромедиатор ацетилхолин разлагается после связывания с его рецептором?

(а) Это количество волокон скелетных мышц, снабжаемых одним двигательным нейроном.(б) У большой двигательной единицы есть один нейрон, снабжающий множество волокон скелетных мышц для грубых движений, как, например, мышца височной мышцы, где 1000 волокон обеспечивается одним нейроном. У маленького мотора есть один нейрон, снабжающий несколько волокон скелетных мышц для очень тонких движений, например, экстраокулярные мышцы глаза, где шесть волокон снабжены одним нейроном. (c) Чтобы избежать продления мышечного сокращения.

Контрольные вопросы

Вопросы о критическом мышлении

1.Что случилось бы со скелетными мышцами, если бы эпимизий был разрушен?

2. Опишите, как сухожилия способствуют движению тела.

3. Что вызывает полосатость скелетных мышц?

Глоссарий

ацетилхолин (АЧ)
Нейромедиатор, который связывается с моторной концевой пластиной, вызывая деполяризацию
актин
белок, который составляет большинство тонких миофиламентов в мышечном волокне саркомера
потенциал действия
изменение напряжения клеточной мембраны в ответ на стимул, который приводит к передаче электрического сигнала; уникально для нейронов и мышечных волокон
апоневроз
широкий, подобный сухожилию лист соединительной ткани, который прикрепляет скелетную мышцу к другой скелетной мышце или к кости
деполяризовать
для уменьшения разницы напряжений между внутренней и внешней частью плазматической мембраны клетки (сарколемма мышечного волокна), делая внутреннюю часть менее отрицательной, чем в состоянии покоя
эндомизий
рыхлая и хорошо гидратированная соединительная ткань, покрывающая каждое мышечное волокно скелетной мышцы
эпимизий
Наружный слой соединительной ткани вокруг скелетной мышцы
муфта возбуждения-сжатия
Последовательность событий от передачи сигналов двигательного нейрона к волокну скелетных мышц до сокращения саркомеров волокна
пучок
Пучок мышечных волокон в скелетной мышце
Концевая пластина двигателя
сарколемма мышечного волокна в нервно-мышечном соединении с рецепторами нейромедиатора ацетилхолина
миофибрилла
длинная цилиндрическая органелла, которая проходит параллельно внутри мышечного волокна и содержит саркомеры
миозин
Белок
, составляющий большую часть толстой цилиндрической миофиламента в мышечном волокне саркомера
нервно-мышечное соединение (НМС)
синапс между концом аксона моторного нейрона и участком мембраны мышечного волокна с рецепторами ацетилхолина, высвобождаемого концом
нейромедиатор
сигнальное химическое вещество, высвобождаемое нервными окончаниями, которые связываются с рецепторами на клетках-мишенях и активируют их
перимизий
Соединительная ткань, которая связывает волокна скелетных мышц в пучки внутри скелетных мышц
саркомер
продольно, повторяющаяся функциональная единица скелетных мышц, со всеми сократительными и связанными белками, участвующими в сокращении
сарколемма
плазматическая мембрана волокна скелетных мышц
саркоплазма
цитоплазма мышечной клетки
саркоплазматический ретикулум (SR)
специализированный гладкий эндоплазматический ретикулум, который хранит, высвобождает и извлекает Ca ++
синаптическая щель
Пространство между нервным окончанием (аксоном) и концевой пластиной мотора
Т-трубочка
Проекция сарколеммы внутрь камеры
толстая нить
толстые тяжи миозина и их многочисленные головки, выступающие из центра саркомера к Z-дискам, но не полностью к ним.
тонкая нить
тонкие нити актина и его тропонин-тропомиозиновый комплекс, выступающие от Z-дисков к центру саркомера
триада
группа из одного Т-канальца и двух терминальных цистерн
тропонин
регуляторный белок, который связывается с актином, тропомиозином и кальцием
тропомиозин
Регуляторный белок
, который покрывает миозин-связывающие участки для предотвращения связывания актина с миозином
натриевые каналы с регулируемым напряжением
мембранных белков, которые открывают натриевые каналы в ответ на достаточное изменение напряжения и инициируют и передают потенциал действия, когда Na + входит через канал

Решения

Ответы на вопросы о критическом мышлении

  1. Мышцы теряют целостность при сильных движениях, что приводит к их повреждению.
  2. Когда мышца сокращается, сила движения передается через сухожилие, которое тянет кость, вызывая движение скелета.
  3. Темные полосы A и светлые полосы I повторяются вдоль миофибрилл, и выравнивание миофибрилл в клетке приводит к тому, что вся клетка выглядит полосатой.

Из чего состоят мышечные волокна?

Вы можете быть удивлены, узнав, что в вашем теле насчитывается до 840 различных мышц. Они бывают разных типов: сердечные мышцы, гладкие мышцы и скелетные мышцы.Сердечная мышца образует стенку сердца, а гладкие мышцы находятся внутри кровеносных сосудов, матки, стенок кишечника и внутренних мышц глаза. Большинство мышц вашего тела — это скелетные мышцы, которые прикреплены к костям, а иногда и к коже, например, к лицевым мышцам. Скелетные мышцы напрягаются, чтобы помочь конечностям и другим частям тела двигаться.

TL; DR (слишком длинный; не читал)

Мышца состоит из множества отдельных мышечных волокон — длинных цилиндрических клеток, состоящих из пучка миофибрилл, нитей, расположенных в сегментах, известных как саркомеры.

Структура мышечных волокон

Если вы представите поперечное сечение мышцы, вы увидите пучки волокон, известные как пучки, которые окружены соединительной тканью, называемой перимизием. Каждый пучок содержит от 10 до 100 мышечных волокон, в зависимости от конкретной мышцы. Большая и сильная мышца, например, четырехглавая мышца, имеет большое количество волокон в каждом пучке. Мышцы меньшего размера, например, в руке, содержат гораздо меньше волокон на пучок.

Мышечное волокно — это отдельная клетка, состоящая из пучка миофибрилл, нитей, расположенных сегментами, известными как саркомеры. Тонкие нити состоят из нитей протеина, называемого актином, который скручен вокруг нитей протеина, называемого тропомиозином. Толстые волокна состоят из белка, называемого миозином.

Каждое отдельное мышечное волокно покрыто изолирующей волокнистой соединительной тканью, называемой эндомизием. Мышечные волокна имеют диаметр от 10 до 80 микрометров и длину до 35 см.

Типы волокон скелетных мышц

Два основных типа волокон скелетных мышц — это медленно сокращающиеся (ST или Тип I) волокна и быстро сокращающиеся (FT или Тип II) волокна. Медленно сокращающиеся волокна сокращаются в течение длительного периода времени и медленно утомляются. Существует три различных типа быстросокращающихся волокон. Тип IIa имеет умеренно быстрое время сокращения и относительно длительное сопротивление усталости. Тип IIx имеет быстрое время сжатия и умеренное сопротивление усталости, а тип IIb имеет очень быстрое время сжатия, но очень быстро утомляется.

Медленно сокращающиеся и быстро сокращающиеся мышцы

Для удовлетворения различных требований организма необходимы различные типы мышечных волокон, и большинство мышц имеют комбинацию медленных и быстро сокращающихся волокон. Медленно сокращающиеся волокна могут удерживать сокращения в течение длительных периодов времени, в то время как быстро сокращающиеся волокна создают короткие и мощные сокращения.

Вы задействуете медленно сокращающиеся мышцы в аэробных упражнениях, требующих низкого уровня нагрузки в течение длительного периода времени, таких как сидение, ходьба, езда на велосипеде и бег на длинные дистанции.Вы используете быстро сокращающиеся мышцы для анаэробных упражнений, требующих движения с большой силой, таких как спринт или прыжки.

Мышечные волокна — обзор

Мышечные волокна имеют высокоорганизованную структуру

Мышечные волокна обычно представляют собой большие клетки, примерно 20–100 мкм в диаметре и многие сантиметры в длину, причем самые длинные волокна составляют около 12 см. Эти клетки многоядерные , потому что им нужно много ядер для управления синтезом и деградацией белка. Ядра обычно расположены около периферии клетки и часто более концентрированы около мионеврального или нервно-мышечного соединения.Наиболее яркой особенностью мышечных клеток, наблюдаемых под световым микроскопом, является их полосатый вид. Волокна имеют полосы или полосок , которые являются результатом высокоорганизованного расположения белков в мышечном волокне. Эти полосы состоят из чередующихся A-полос и I-полос , названных потому, что I-полосы изотропны для поляризованного света (это означает, что они кажутся одинаковыми со всех направлений), тогда как A-полосы анизотропны к поляризованному свету.Поперечные бороздки перпендикулярны длинной оси мышечного волокна. На рис. 3.5.1 показано микроскопическое изображение волокон скелетных мышц лягушки с помощью фазово-контрастной микроскопии.

Рисунок 3.5.1. Микроскопический вид скелетных мышц. Пучок мышечных волокон портняжной мышцы лягушки выдергивали и рассматривали под фазово-контрастной микроскопией. На этих неокрашенных мышечных волокнах хорошо видны поперечные полосы.

Мышечные клетки также имеют продольно поперечно-полосатую форму за счет организации сократительных белков в крошечные нити, называемые миофибриллами .Обычно это цилиндры из материала диаметром около 1 мкм, на которых также отчетливо видны поперечные бороздки. Миофибриллы сохраняются в регистре по всей клетке, что приводит к появлению поперечно-полосатой формы. Электронная микрофотография на рис. 3.5.2 показывает, как полосы миофибрилл выстраиваются в линию поперек клетки.

Рисунок 3.5.2. Электронная микрофотография мышцы. Пространства между миофибриллами заполнены мембранами саркоплазматического ретикулума, митохондриями и гранулами гликогена.Миофибриллы представляют собой пучки нитей, расположенных продольно параллельно длинной оси мышечного волокна. Различные полосы названы в соответствии с их положением, внешним видом или тем, как они вращают плоскость поляризованного света.

Так же, как каждое мышечное волокно содержит множество миофибрилл, каждая миофибрилла, в свою очередь, состоит из множества волокон. Эти нити бывают двух основных типов: тонкие нити и толстые нити . Основным компонентом тонкого филамента является актин ; основной компонент толстого филамента — миозин .Микроскопически-полосатый вид мышцы обусловлен тем, как волокна перекрывают друг друга.

Толстые волокна определяют начало и конец A-диапазона. Миозиновый компонент A-полосы вызывает анизотропное поведение в поляризованном свете. Поскольку толстые волокна имеют длину 1,6 мкм, длина полосы А также составляет 1,6 мкм. На рисунке 3.5.3 схематически показано строение мышечных волокон и миофибрилл.

Рисунок 3.5.3. Строение мышечного волокна и миофибрилл.Полоса А соответствует длине толстых нитей 1,6 мкм. I-полоса соответствует тонким нитям, где они не перекрываются с толстыми нитями. Его ширина зависит от активации мышцы. Z-линия или диск — это место, где прикрепляются тонкие нити от противоположных саркомеров. Линия M в середине полосы A удерживает толстые нити по центру и совмещает их. Чистая зона в середине полосы А — это область, где тонкие волокна не перекрывают толстые волокна.

Тонкие нити имеют длину около 1,0 мкм, но их длина варьируется в зависимости от типа и вида мышц. При биопсии дельтовидной мышцы человека длина тонкой нити в среднем составляет 1,19 мкм, тогда как в большой грудной мышце она составляет 1,37 мкм. Противоположные тонкие нити соединены спиной к спине в структуре, называемой Z-line (от немецкого «zwischen», что означает «между»). Поскольку миофибриллы имеют цилиндрическую форму, Z-линия на самом деле представляет собой диск из материала, и его также называют Z-диском .Тонкие нити обычно перекрывают толстые нити. H-зона — более четкая область в середине толстых волокон. Его название происходит от немецкого helles, что означает «ясный». Это часть А-полосы, в которой тонкие волокна не перекрывают толстые волокна. Толстые нити соединены в центре материалом, образующим линию M-line (от немецкого «mittel», что означает «середина»; см. Рисунки 3.5.2 и 3.5.3).

Электронные микрофотографии показывают, что толстые волокна образуют гексагонально-центрированную решетку.Тонкие волокна также образуют гексагональную решетку, но она повернута на 30 ° относительно решетки толстых волокон. Каждая толстая нить находится в центре шестиугольника из тонких нитей, тогда как каждая тонкая нить расположена на равном расстоянии от треугольника из трех толстых нитей. Таким образом, каждая тонкая нить окружена тремя толстыми нитями, а каждая толстая нить окружена шестью тонкими нитями. На некоторых электронных микрофотографиях можно увидеть поперечных мостиков между толстыми и тонкими нитями. Взаимодействие волокон через эти поперечные мостики вызывает либо укорачивание, либо силу.

Функциональная единица сокращения или создания силы — это саркомер , простирающийся от одного Z-диска к другому. Миофибриллы состоят из тысяч этих саркомеров, нанизанных до конца. Длина саркомера зависит от активации мышц. Обычно остаточная длина составляет около 2,0–2,2 мкм, в зависимости от длины тонкой нити. Эта оставшаяся длина меньше, чем у толстой нити (1,6 мкм) плюс две тонкие нити (1,0–1,37 мкм каждая) из-за перекрытия нитей в состоянии покоя.

Через равные промежутки времени поверхностная мембрана мышечного волокна, сарколемма , инвагинируется с образованием длинного канальца, идущего перпендикулярно поверхности и проникающего в самые дальние части внутренней части волокна. Это поперечные канальцы или Т-канальцы . Функция этих Т-канальцев — переносить потенциал действия на сарколемму внутрь клетки. Т-канальцы обеспечивают быстрое распространение возбуждения на все части саркоплазмы.

Рядом с Т-канальцами и вокруг каждой миофибриллы находится мембранная сеть, называемая саркоплазматической сетью или SR . Эта органелла окружает миофибриллы, как свободный свитер, окружающий вашу руку. Он образует внутренний отсек, люмен и , отдельный от цитоплазмы мышечного волокна. SR делится на продольных SR и терминальных цистерн . Концевые цистерны представляют собой мешочки, которые контактируют с Т-канальцами, тогда как продольные SR представляют собой тонкие мембранные трубочки, которые соединяют концевые цистерны от одной стороны саркомера к другой.Продольные SR и терминальные цистерны соединены между собой и образуют единое замкнутое пространство. В скелетных мышцах соединение Т-канальца и SR образует триаду , потому что это место соединения одного Т-канальца и двух терминальных цистерн. В скелетных мышцах млекопитающих триады встречаются на стыке А-диапазона и I-диапазона, так что на саркомер приходится две триады. Расположение Т-канальцев и соединения SR зависит от вида и типа мышц. На рисунке 3.5.4 показано анатомическое отношение SR к миофибриллам.

Рисунок 3.5.4. Структура SR вокруг миофибриллы.

Документ без названия

Документ без названия

БИО 378
Скелетная мышца


Характеристики мышцы:

  • возбудимость — реагирует на раздражители (например, нервные импульсы)
  • сократимость — может укорачиваться в длину
  • растяжимость — растягивается при вытягивании


Типы мышц:

  • скелет:
    • прикреплен к костям и перемещает скелет
    • также называется поперечно-полосатой мышцей (из-за его внешнего вида под микроскопом, как показано на фото слева)
    • произвольная мышца
  • гладкая (фото справа)
    • Непроизвольная мышца
    • мышца внутренних органов (e.g., в стенках кровеносных сосудов, кишечника и других «полых» структур и органов тела)
  • сердечный:
    • мышца сердца
    • принудительное



Строение скелетных мышц

Структура скелетных мышц:

Скелетные мышцы обычно прикрепляются к кости сухожилиями, состоящими из соединительной ткани.Эта соединительная ткань также покрывает всю мышцу и называется эпимизием. Скелетные мышцы состоят из множества субъединиц или пучков, называемых фасиклами (или пучками). Фасцикулы также окружены соединительной тканью (называемой перимизием), и каждый пучок состоит из многочисленных мышечных волокон (или мышечных клеток). Мышечные клетки, заключенные в оболочку эндомизия, состоят из множества фибрилл (или миофибрилл), и эти миофибриллы состоят из длинных белковых молекул, называемых миофиламентами. В миофибриллах есть два типа миофиламентов: толстые миофиламенты и тонкие миофиламенты.

Скелетные мышцы значительно различаются по размеру, форме и расположению волокон. Они варьируются от очень крошечных прядей, таких как стремечковая мышца среднего уха, до больших масс, таких как мышцы бедра. Скелетные мышцы могут состоять из сотен или даже тысяч мышечных волокон, связанных вместе и завернутых в соединительнотканный покров. Каждая мышца окружена соединительнотканной оболочкой, называемой эпимизием. Фасция, соединительная ткань за пределами эпимизия, окружает и разделяет мышцы.Части эпимизия выступают внутрь, чтобы разделить мышцу на части. Каждый отсек содержит пучок мышечных волокон. Каждый пучок мышечных волокон называется пучком и окружен слоем соединительной ткани, называемым перимизием. Внутри пучка каждая отдельная мышечная клетка, называемая мышечным волокном, окружена соединительной тканью, называемой эндомизием. Скелетные мышцы имеют обильное снабжение кровеносных сосудов и нервов. Прежде чем скелетное мышечное волокно сможет сократиться, оно должно получить импульс от нейрона.Обычно артерия и по крайней мере одна вена сопровождают каждый нерв, который проникает в эпимизий скелетной мышцы. Ветви нерва и кровеносные сосуды следуют за соединительнотканными компонентами мышцы нервной клетки и с одним или несколькими мельчайшими кровеносными сосудами, называемыми капиллярами (Источник: training.seer.cancer.gov).


Клеточная мембрана мышечной клетки называется сарколеммой, и эта мембрана, как и мембрана нейронов, поддерживает мембранный потенциал.Итак, импульсы проходят по мембранам мышечных клеток так же, как и по мембранам нервных клеток. Однако «функция» импульсов в мышечных клетках — вызывать сокращение. Чтобы понять, как сокращается мышца, вам нужно немного узнать о структуре мышечных клеток.


Скелетная мышца — это мышца, прикрепленная к скелету. Сотни или тысячи мышечных волокон (клеток) связываются вместе, образуя отдельные скелетные мышцы.Мышечные клетки — это длинные цилиндрические структуры, которые связаны плазматической мембраной (сарколемма).

Саркоплазма — это специализированная цитоплазма мышечной клетки, которая содержит обычные субклеточные элементы наряду с аппаратом Гольджи, множеством миофибрилл, модифицированным эндоплазматическим ретикулумом, известным как саркоплазматический ретикулум (SR), миоглобином и митохондриями. Поперечные (Т) -рубочки инвагинируют сарколемму, позволяя импульсам проникать в клетку и активировать SR. Как показано на рисунке, SR образует сеть вокруг миофибрилл, накапливая и обеспечивая Ca 2+ , который необходим для сокращения мышц.

Миофибриллы — это сократительные единицы, которые состоят из упорядоченного расположения продольных миофиламентов. Миофиламенты могут быть толстыми (состоящими из миозина) или тонкими (состоящими в основном из актина). Характерные «полосы» скелетных и сердечных мышц легко наблюдаются при световой микроскопии в виде чередующихся светлых и темных полос на продольных срезах. Светлая полоса (известная как I-полоса) состоит из тонких нитей, тогда как темная полоса (известная как A-полоса) состоит из толстых нитей.Z-линия (также известная как Z-диск или Z-полоса) определяет боковую границу каждой саркомерной единицы. Сокращение саркомера происходит, когда Z-линии сближаются, заставляя миофибриллы сокращаться, и, следовательно, сокращается вся мышечная клетка, а затем и вся мышца (Источник: Davies and Nowak 2006).


SARCOLEMMA имеет уникальную особенность: в ней есть отверстия. Эти «отверстия» ведут в трубки, называемые ПОПЕРЕЧНЫМИ ТРУБКАМИ (или сокращенно Т-ТРУБКАМИ).Эти канальцы проходят вниз в мышечную клетку и огибают МИОФИБРИЛЫ. Однако эти канальцы НЕ открываются внутрь мышечной клетки; они полностью проходят и открываются где-то еще на сарколемме (т. е. эти канальцы не используются, чтобы вводить и выводить предметы в мышечную клетку). Функция T-TUBULES — проводить импульсы с поверхности клетки (SARCOLEMMA) вниз в клетку и, в частности, в другую структуру клетки, называемую SARCOPLASMIC RETICULUM.

SARCOPLASMIC RETICULUM (SR) немного похож на эндоплазматический ретикулум других клеток, например.г., он полый. Но основная функция SARCOPLASMIC RETICULUM — ХРАНЕНИЕ ИОНОВ КАЛЬЦИЯ. Саркоплазматический ретикулум очень богат клетками скелетных мышц и тесно связан с МИОФИБРИЛАМИ (и, следовательно, МИОФИЛАМЕНТАМИ). Мембрана SR хорошо приспособлена для обработки кальция: существуют «насосы» (активный транспорт) для кальция, так что кальций постоянно «закачивается» в SR из цитоплазмы мышечной клетки (так называемая SARCOPLASM). В результате в расслабленной мышце наблюдается очень высокая концентрация кальция в SR и очень низкая концентрация в саркоплазме (и, следовательно, среди миофибрилл и миофиламентов).Кроме того, мембрана имеет специальные отверстия или «ворота» для кальция. В расслабленной мышце эти ворота закрыты, и кальций не может проходить через мембрану. Итак, кальций остается в SR. Однако, если импульс проходит по мембране SR, кальциевые «ворота» открываются, и, следовательно, кальций быстро диффундирует из SR в саркоплазму, где расположены миофибриллы и миофиламенты. Как вы увидите, это ключевой шаг в сокращении мышц.

Миофибриллы состоят из миофиламентов двух типов: толстых и тонких.В скелетных мышцах эти миофиламенты расположены очень правильным и точным образом: толстые миофиламенты обычно окружены 6 тонкими миофиламентами (вид с торца). На виде сбоку тонкие миофиламенты можно увидеть над и под каждым толстым миофиламентом.


Поперечный разрез миофибрилл, показывающий расположение толстых и тонких миофиламентов.
Бар = 100 нм. Изображение Widrick et al. (2001)


Источник: Цховребова и Триник (2003).


Строение мышц

Каждая миофибрилла состоит из множества субъединиц, выстроенных встык. Эти субъединицы, конечно, состоят из миофиламентов и называются SARCOMERES. На рисунках выше и ниже показан только очень небольшой участок всей длины миофибриллы, поэтому вы можете увидеть только один полный SARCOMERE.

В каждом саркомере тонкие миофиламенты проходят с каждого конца.Толстые миофиламенты находятся в середине саркомера и не доходят до концов. Из-за такого расположения, когда скелетные мышцы просматриваются под микроскопом, концы саркомера (где обнаруживаются только тонкие миофиламенты) кажутся светлее, чем центральный участок (который темный из-за наличия толстых миофиламентов). Таким образом, миофибрилла имеет чередующиеся светлые и темные области, потому что каждая из них состоит из множества саркомеров, выстроенных встык. Вот почему скелетная мышца называется ПОЛОСКОЙ МЫШЦЫ (т.е. чередующиеся светлые и темные участки выглядят как полосы или полосы). Рядом с центром каждой I-BAND проходит тонкая темная линия, называемая Z-LINE. Z-LINE — это место, где соседние саркомеры сходятся вместе, и тонкие миофиламенты соседних саркомеров слегка перекрываются. Таким образом, саркомер можно определить как область между Z-линиями.


Используется с разрешения Джона В. Кимбалла

Толстые миофиламенты состоят из белка под названием МИОЗИН. Каждая молекула МИОЗИНА имеет хвост, который образует сердцевину толстой миофиламента, и головку, которая выступает из сердцевины волокна.Эти МИОЗИНОВЫЕ головы также обычно называют ПЕРЕКРЕСТНЫМИ МОСТАМИ.

ГОЛОВА МИОЗИНА имеет несколько важных характеристик:

  • он имеет АТФ-связывающие сайты, в которые помещаются молекулы АТФ. АТФ представляет собой потенциальную энергию.
  • он имеет сайты связывания ACTIN, в которые подходят молекулы ACTIN. Актин входит в состав тонкой миофиламента.
  • он имеет «шарнир» в месте выхода из ядра толстой миофиламента.Это позволяет голове поворачиваться вперед и назад, и, как будет вскоре описано, «повороты» на самом деле вызывают сокращение мышц.
Тонкие миофиламенты состоят из 3 типов белков: АКТИН, ТРОПОНИН и ТРОПОМИОЗИН.

Молекулы актина (или G-актин, как указано выше) имеют сферическую форму и образуют длинные цепи. Каждая тонкая миофиламент содержит две такие цепи, которые наматываются друг на друга. Молекулы ТРОПОМИОЗИНА — это одиночные тонкие молекулы, которые обвивают цепь АКТИНА.В конце каждого тропомиозина находится молекула ТРОПОНИНА. Молекулы ТРОПОМИОЗИНА и ТРОПОНИНА связаны друг с другом. Каждый из этих 3 белков играет ключевую роль в сокращении мышц:

  • АКТИН — когда актин соединяется с ГОЛОВКОЙ МИОЗИНА, АТФ, связанный с головкой, распадается на АДФ. Эта реакция высвобождает энергию, которая заставляет МИОЗИНОВУЮ ГОЛОВУ ПОВЕРНУТЬСЯ.
  • ТРОПОМИОЗИН — В расслабленной мышце МИОЗИНОВЫЕ ГОЛОВКИ толстой миофиламента лежат напротив молекул ТРОПОМИОЗИНА тонкой миофиламента.Пока МИОЗИНОВЫЕ ГОЛОВКИ остаются в контакте с ТРОПОМИОЗИНОМ, ничего не происходит (т. Е. Мышца остается расслабленной).
  • ТРОПОНИН — Молекулы тропонина имеют участки связывания для ионов кальция. Когда ион кальция заполняет это место, он вызывает изменение формы и положения ТРОПОНИНА. И когда ТРОПОНИН смещается, он тянет ТРОПОМИОЗИН, к которому он прикреплен. Когда ТРОПОМИОЗИН перемещается, ГОЛОВКА МИОЗИНА, которая касалась тропомиозина, теперь входит в контакт с лежащей в основе молекулой АКТИНА.


Нити раздвижные


Сокращение мышц

1 — Поскольку скелетная мышца является произвольной мышцей, сокращение требует нервного импульса. Итак, шаг 1 в сокращении — это когда импульс передается от нейрона к SARCOLEMMA мышечной клетки.

2 — Импульс проходит по САРКОЛЕММЕ и вниз по Т-ТРУБКАМ. От Т-ТРУБОК импульс проходит к САРКОПЛАЗМИЧЕСКОЙ СЕТЧИКЕ.

3 — Когда импульс проходит по саркоплазматической сети (SR), кальциевые ворота в мембране SR открываются. В результате КАЛЬЦИЙ диффундирует из SR и между миофиламентами.

4 — Кальций заполняет участки связывания в молекулах ТРОПОНИНА. Как отмечалось ранее, это изменяет форму и положение ТРОПОНИНА, что, в свою очередь, вызывает движение присоединенной молекулы ТРОПОМИОЗИНА.

5 — Движение ТРОПОМИОЗИНА позволяет ГОЛОВЕ МИОЗИНА связываться с АКТИНОМ.

6 — При контакте с ACTIN ГОЛОВКА МИОЗИНА поворачивается.

7 — Во время поворота ГОЛОВКА МИОЗИНА надежно прикреплена к ACTIN. Таким образом, когда ГОЛОВКА поворачивается, она тянет АКТИН (и, следовательно, всю тонкую миофиламент) вперед. (Очевидно, что одна МИОЗИНОВАЯ ГОЛОВКА не может тянуть всю тонкую миофиламент. Многие МИОЗИНОВЫЕ ГОЛОВКИ вращаются одновременно или почти так, и их коллективных усилий достаточно, чтобы вытянуть всю тонкую миофиламент).

8 — В конце вертлюга АТФ входит в сайт связывания на поперечном мостике, и это разрывает связь между поперечным мостиком (миозином) и актином. ГОЛОВА МИОЗИНА затем поворачивается назад. Когда он поворачивается назад, АТФ распадается на АДФ и Ф, и поперечный мостик снова связывается с молекулой актина.

9 — В результате HEAD снова прочно привязан к ACTIN. Однако, поскольку ГОЛОВА не была прикреплена к актину при повороте назад, ГОЛОВА будет связываться с другой молекулой АКТИНА (т.е.е., еще один назад на тонкой миофиламенте). После того, как ГОЛОВКА присоединена к ACTIN, поперечный мост снова поворачивается, ТАК, ШАГ 7 ПОВТОРЯЕТСЯ.

Пока присутствует кальций (присоединенный к ТРОПОНИНУ), шаги с 7 по 9 будут продолжаться. И при этом тонкая миофиламент «тянется» МИОЗИНОВЫМИ ГОЛОВКАМИ толстой миофиламента. Таким образом, ТОЛСТЫЕ и ТОНКИЕ миофиламенты фактически скользят друг мимо друга. При этом расстояние между Z-линиями саркомера уменьшается.Чем короче саркомеры, тем короче миофибриллы. И, естественно, мышечные волокна (и вся мышца) становятся короче.

Скелетные мышцы расслабляются, когда прекращается нервный импульс. Отсутствие импульса означает, что мембрана SARCOPLASMIC RETICULUM больше не проницаема для кальция (т.е. отсутствие импульса означает, что КАЛЬЦИЕВЫЕ ВОРОТА закрываются). Итак, кальций больше не диффундирует. НАСОС КАЛЬЦИЯ в мембране теперь будет транспортировать кальций обратно в SR. Когда это происходит, ионы кальция покидают сайты связывания на МОЛЕКУЛАХ ТОПОНИНА.Без кальция ТРОПОНИН возвращается к своей исходной форме и положению, как и прикрепленный ТРОПОМИОЗИН. Это означает, что ТРОПОМИОЗИН теперь снова на своем месте и находится в контакте с ГОЛОВКОЙ МИОЗИНА. Таким образом, головка MYOSIN больше не контактирует с ACTIN, и, следовательно, мышца перестает сокращаться (т.е. расслабляется).


Сокращение

Итак, в большинстве случаев кальций является «переключателем», который включает и выключает мышцы (сокращение и расслабление).Когда мышца используется в течение длительного периода, запасы АТФ могут уменьшиться. Когда концентрация АТФ в мышцах снижается, МИОЗИНОВЫЕ ГОЛОВКИ остаются связанными с актином и больше не могут поворачиваться. Это снижение уровня АТФ в мышцах вызывает УСТАЛОСТЬ МЫШЦ. Несмотря на то, что кальций все еще присутствует (и нервный импульс передается мышцам), сокращение (или, по крайней мере, сильное сокращение) невозможно.


Контрольные вопросы:

Что такое пучок (или фасикул), мышечное волокно, миофибрилла, миофиламент? Что такое сарколемма? Что такое тубула? Что такое саркоплазматический ретикулум? Какие бывают 2 типа миофиламентов? Почему скелетные мышцы выглядят поперечно-полосатыми? Что такое саркомер? Какие 3 белка составляют тонкие миофиламенты и как эти белки расположены в тонких миофиламентах? Какой тип белка состоит из толстых миофиламентов? Что такое поперечный мост? Что происходит с расстоянием между Z-линиями во время сокращения? Какова роль каждого из следующих элементов в сокращении скелетных мышц: сарколемма, t-канальцы, саркоплазматический ретикулум, кальций, тропонин, тропомиозин, актин, поперечные мостики, АТФ? Что происходит с кальцием, когда мышцы расслабляются?


Анимация, иллюстрирующая сокращение мышц:

Механизм скольжения нити при сокращении миофибриллы (Wiley)


ОРГАНИЗАЦИЯ СКЕЛЕТНЫХ МЫШЦ


ОРГАНИЗАЦИЯ СКЕЛЕТНЫХ МЫШЦ

Прежде чем завершить чтение, вы должны заполнить следующее:

Шаг 01

Загрузите изображение размера страницы «Организация мышц.

Шаг 02

Изучите руководство, которое поможет вам пометить изображение.

Шаг 03

Имея в руках изображение с новой меткой, прочтите следующие абзацы.

Для тех, кто не может участвовать в описанных выше шагах, было предоставлено альтернативное задание по организации скелетных мышц, дающее вам всю информацию, содержащуюся в интерактивном руководстве. ПРИМЕЧАНИЕ. Это альтернативное назначение временно отключено.

Клетки скелетных мышц — общая и микроскопическая структура

Каждая клетка скелетных мышц, также называемая мышечным волокном , развивает столько же эмбриональных миоцитов , слитых в одну длинную, многоядерную клетку скелетных мышц. Эти мышечные волокна связаны в пучки, или пучки , и снабжены богатой сетью кровеносных сосудов и нервов. Затем пучки связываются вместе, образуя неповрежденную мышцу.Давайте рассмотрим скелетную мышцу, начиная с мышцы в целом снаружи и продолжая внутри до субмикроскопического уровня отдельной мышечной клетки.

В неповрежденной скелетной мышце богатая сеть нервов и кровеносных сосудов питает и контролирует каждую мышечную клетку. Эти мышечные волокна индивидуально обернуты, а затем связаны между собой несколькими различными слоями волокнистой соединительной ткани.

Эпимизий («эпимизий» — снаружи и «мизиум» — мышца) представляет собой слой плотной волокнистой соединительной ткани, которая окружает всю мышцу.Этот слой также часто называют лицевой панелью . Каждая скелетная мышца образована из нескольких связанных пучков волокон скелетных мышц, и каждый пучок окружен перимизием («перимизий» вокруг). Каждая мышечная клетка индивидуально обернута тонким слоем рыхлой (ареолярной) соединительной ткани, называемой endomysium («эндо» -внутри). Эти слои соединительной ткани непрерывны друг с другом, и все они выходят за пределы самих мышечных волокон, образуя сухожилий , которые прикрепляют мышцы к кости, перемещая кости при сокращении мышц.

Глубоко до эндомизия каждая клетка скелетных мышц окружена клеточной мембраной, известной как сарколемма (в этом обсуждении вы увидите префиксы sarc- и myo- , поэтому вы должны понимать, что эти префиксы, относящиеся к «мышце»). Цитоплазма или саркоплазма содержит большое количество гликогена, (форма хранения глюкозы) для энергии и миоглобина — красного пигмента, похожего на гемоглобин, который может накапливать кислород.Однако большая часть внутриклеточного пространства занята стержневидными миофибриллами , цилиндрическими белковыми структурами. Каждое мышечное волокно содержит сотни или даже тысячи миофибрилл, которые простираются от одного конца каждого мышечного волокна до другого. Эти миофибриллы занимают около 80% внутриклеточного пространства и настолько плотно упакованы внутри этих клеток, что митохондрии и другие органеллы зажаты между ними, в то время как ядра выталкиваются наружу и располагаются на периферии прямо под сарколеммой.

Каждая миофибрилла состоит из нескольких разновидностей белковых молекул, которые образуют миофиламентов , и каждая миофиламент содержит сократительные сегменты, обеспечивающие сокращение. Эти сократительные сегменты известны как саркомеров sarc-» — мышца, « просто » — часть). Полоски, видимые под микроскопом в волокнах скелетных мышц, образованы регулярным, организованным расположением миофиламентов — очень похоже на то, что мы увидели бы, если бы нарисовали полосы на палочках для еды и связали их вместе полиэтиленовой пленкой, при этом пластик представляет сарколемму.

Микроскопически видимые полосы в скелетных мышцах образованы правильным расположением белков внутри клеток. Обратите внимание, что в каждой ячейке есть светлые и темные полосы. Темные области называются полосами A , что довольно легко запомнить, потому что «а» — вторая буква в «темном». Светлые области называются полосами I , и их также легко запомнить, потому что «i» — вторая буква в слове «свет». («A» на самом деле означает анизотропный, а «I» — изотропный.Оба эти термина относятся к светопоглощающему характеру каждой полосы. Однако мы будем придерживаться полос A и I.) На изображении ниже показана микрофотография саркомера вместе с рисунком, представляющим различные части саркомера.

Название: Файл: Sarcomere.gif; Автор: Sameerb; Сайт: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Sarcomere.gif; Лицензия: Public Domain, Без ограничений

Обратите внимание, что в середине каждой полосы I есть более темная линия, которая называется z line или z диск. Линии Z — это перегородки между соседними саркомерами. Саркомеры соединяются встык по всей длине миофибриллы. Кроме того, в середине каждой полосы A находится более светлая зона H (H для «helle» — «светлый»), и каждая зона H имеет более темную линию M (M для «середины»), идущую прямо вниз по середина полосы А.

Название: 1003_Thick_and_Thin_Filaments.jpg; Автор: OpenStax College; Сайт: http://cnx.org/contents/[email protected]/Skeletal-Muscle; Лицензия: под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 Лицензия.

Каждая миофибрилла, в свою очередь, содержит несколько разновидностей белковых молекул, называемых миофиламентами . Более крупные или толстые миофиламенты состоят из белка, миозина и меньшие тонких миофиламентов в основном состоят из белка актина.

Давайте обсудим каждую миофиламент по очереди. Каждая молекула актина состоит из двух цепей из молекул фиброзного актина , (F-актин) и серии из молекул тропонина и молекул тропомиозина .Каждый F-актин образован двумя цепочками из глобулярного актина, , (G-актин), , скрученных вместе в двойную спиральную структуру, очень похожую на скручивание двух нитей жемчуга друг с другом. Каждая молекула G-актина будет представлена ​​жемчужиной на нашем гипотетическом ожерелье. Каждая субъединица G-актина имеет сайт связывания, с которым миозиновая головка прикрепляется к актину. Тропомиозин представляет собой длинную цепочку-подобный полипептид, который параллелен каждой цепи актина F и функционирует, чтобы либо скрыть, либо обнажить «активные центры» на каждой глобулярной молекуле актина.Каждая молекула тропомиозина достаточно длинна, чтобы покрывать активные сайты связывания на семи молекулах G-актина. Эти белки проходят от конца до конца по всей длине F-актина. С каждой молекулой тропомиозина связан третий полипептидный комплекс, известный как тропонин. Комплексы тропонина содержат три глобулярных полипептида (тропонин I, тропонин T и тропонин C), которые выполняют различные функции. Тропонин I связывается с актином, тропонин T связывается с тропомиозином и помогает позиционировать его на нитях актина F, а тропонин C связывает ионы кальция.На каждый тропомиозин приходится один тропониновый комплекс. Когда кальций связывается с тропонином C, он вызывает конформационное изменение всего комплекса, что приводит к обнажению сайтов связывания миозина на субъединицах G-актина. Подробнее об этом позже.

Толстые миофиламенты состоят в основном из белка миозина , , и каждая толстая миофиламент состоит из примерно 300 молекул миозина, связанных вместе. Каждый миозин состоит из 6 субъединиц белка, 2 тяжелых цепей, и 4 легких цепей. Тяжелые цепи имеют форму, подобную клюшке для гольфа, имеют длинную стержневидную структуру, с которой соединена глобулярная миозиновая головка. Стержни или хвосты охватывают друг друга и взаимодействуют с хвостами других молекул миозина, образуя стержень толстой нити. Шаровидные головки выступают под прямым углом к ​​валу. Головка половины молекул миозина ориентирована к одному концу толстого волокна, а другая половина — в противоположном направлении. Именно головки миозина связываются с активными участками актина.Соединение между головкой и стержнем молекул миозина функционирует как шарнир и поэтому называется шарнирной областью . Шарнирная область может сгибаться и, как мы увидим позже, создает силовой удар при сокращении мышцы. Центр толстых волокон состоит только из стержней тяжелых цепей. Кроме того, каждая миозиновая головка имеет АТФазу, которая связывается и гидролизует АТФ во время сокращения мышц. Именно АТФ обеспечивает энергию для сокращения мышц.Каждая из головок миозина связана с двумя легкими цепями миозина, которые играют роль в регуляции действий головок миозина, но точный механизм полностью не изучен. Трехмерное расположение головок миозина очень важно. Представьте, что вы смотрите на толстую нить с конца и что вверх торчит миозиновая головка. Двигаясь по окружности толстой нити, вы будете видеть миозиновые головки каждые 30 градусов. Это позволяет каждой толстой нити взаимодействовать с 6 тонкими нитями.Точно так же каждая тонкая нить может взаимодействовать с тремя толстыми нитями. Такое расположение требует наличия двух тонких нитей на каждую толстую нить в миофибрилле (см. Изображение ниже).

Адаптировано из следующего изображения: Название: 1022_Muscle_Fibers_ (small) .jpg; Автор: OpenStax College; Сайт: http://cnx.org/contents/[email protected]/Skeletal-Muscle; Лицензия: под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.

Во время сокращения мышцы головки миозина связывают вместе толстые и тонкие миофиламенты, образуя поперечных мостиков , которые заставляют толстые и тонкие миофиламенты скользить друг по другу, что приводит к укорачиванию каждого саркомера, каждого волокна скелетной мышцы и мышцы как целиком, как две части приставной лестницы, скользящие друг по другу.Подводя итог, можно сказать, что для того, чтобы произошло укорачивание мышцы, головки миозина обладают тремя важными свойствами: 1. Головки могут связываться с активными центрами на молекулах G-актина, образуя поперечных мостиков. 2. Головки прикреплены к стержневидным частям тяжелых молекул миозина с помощью шарнирной области , как уже обсуждалось, и 3. Головки содержат ферменты АТФаза , которые могут расщеплять АТФ, используя полученную энергию для изгиба шарнирной области и позволяет отделить миозиновые головки от актина.

Z-линия (или Z-диск) состоит из белков ( альфа-актинин, ), которые обеспечивают место прикрепления тонких филаментов. Точно так же М-линия состоит из белков (миомезина), которые удерживают молекулы миозина на месте. Полоса A образована молекулами миозина, а полоса I — это место, где тонкие волокна не перекрывают толстые волокна. Зона H — это та часть полосы A, где толстые и тонкие волокна не перекрываются.

Существует еще один важный структурный белок, который простирается от диска Z до линии M, проходя внутри толстого филамента.Из-за своего большого размера этот белок получил название тайтин (тайтин является крупнейшим известным белком в организме человека и содержит примерно 30 000 аминокислот). Он образует сердцевину толстых миофиламентов, удерживая их на месте и, таким образом, удерживая группу A. Кроме того, тайтин обладает способностью растягиваться и отскакивать, а также предотвращает чрезмерное растяжение и повреждение мышцы, а также возвращает ее к нормальной длине, когда мышца растягивается сверх своей нормальной длины в состоянии покоя. Напомним, что одним из свойств мышцы является ее эластичность, за это свойство отвечает титин.

Есть несколько других важных структурных белков, но мы обсудим только один: дистрофин . Дистрофин — это белок, расположенный между сарколеммой и крайними миофиламентами. Он связывает актин с интегральным мембранным белком, который, в свою очередь, связывает мышечную клетку с эндомизием всего мышечного волокна. Генетическая мутация гена, кодирующего дистрофин, является одной из основных причин класса мышечных заболеваний, известных под общим названием мышечная дистрофия (MD) .Наиболее распространенной формой МД является мышечная дистрофия Дюшена (МДД), которая наследуется по типу «сцепленного с полом» и поражает мальчиков. Большинство пациентов с МДД привязываются к инвалидной коляске в раннем возрасте, обычно к 12 годам или около того. Затрудненное дыхание обычно становится проблемой к 20 годам и часто является причиной их, к сожалению, преждевременной смерти.

Саркоплазматический ретикулум и Т-канальцы

© Encyclopdia Britannica, Inc., 2013. Загружена и помечена из графического квеста BYU-Idaho, декабрь 2013 г.

Заголовок: 1023_T-tubule.jpg; Автор: OpenStax College; Сайт: http://cnx.org/contents/[email protected]/Skeletal-Muscle; Лицензия: под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.

В волокнах скелетных мышц есть два набора канальцев, которые выполняют важные функции во время мышечных сокращений: саркоплазматический ретикулум и Т-канальцы.

Т-канальцы (поперечные канальцы) — это инвагинации или углубления сарколеммы.Они похожи на молодого придирчивого едока, продырявленного в картофельном пюре. Т-канальцы сообщаются с внеклеточным пространством и заполнены внеклеточной жидкостью. Они расположены на саркомере в местах, где перекрываются полосы A и I. Т-канальцы с обеих сторон примыкают к расширенным участкам эндоплазматического ретикулума клетки — саркоплазматическому ретикулуму. Саркоплазматический ретикулум (SR) — это сложная сеть гладких эндоплазматических ретикулумов, которые окружают и покрывают каждую миофибриллу, подобно тому, как свободно связанный свитер покрывает ваши руки.Он накапливает кальций, который затем может высвобождаться в саркоплазму, когда потенциал действия проводится по сарколемме Т-канальца. Большая часть саркоплазматического ретикулума проходит параллельно миофибриллам, но есть прямоугольные увеличения SR на стыках полос A-I, которые фланкируют Т-канальцы. Эти увеличения известны как терминальных цистерн («концевые мешочки») (см. Изображение выше). Один Т-канальец вдоль двух терминальных цистерн, которые параллельны ему, образуют триаду .Триада имеет решающее значение для функции скелетных мышц. В каждой триаде мембрана Т-канальца содержит большое количество потенциал-зависимых белков, называемых дигидропиридиновыми (DHP) каналами или кальциевыми каналами L-типа. Хотя они и называются каналами, они не позволяют кальцию перемещаться по ним; скорее, они физически связаны с каналами высвобождения кальция на терминальных цистернах, известных как каналы рецептора рианодина (RyR). Когда мембрана деполяризуется под действием потенциала действия, канал DHP обнаруживает деполяризацию и заставляет каналы RyR открываться, что приводит к высвобождению кальция из концевых цистерн SR.

** Вы можете использовать кнопки ниже, чтобы перейти к следующему или предыдущему чтению в этом модуле **

Распечатай эту страницу .

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *