за счет какой энергии происходит работа мышц
Работа мышц (энергетические процессы)
Основной двигательный механизм организма — мышцы. Уровень обмена веществ в них изменяется в очень широких пределах. В работающей мышце по сравнению с мышцей, находящейся в состоянии покоя, интенсивность окислительных процессов возрастает в 50 раз и более. Одновременно большая нагрузка приходится на систему транспорта продуктов обмена — тканевую жидкость и кровообращение. Для сохранения химического и физического равновесия к клеткам необходимо доставлять нужное количество питательных веществ и кислорода, а также удалять тепло и конечные продукты обмена веществ — воду, углекислый газ и др. Поэтому при интенсивной нагрузке способность противостоять утомлению во многом зависит от состояния систем кровообращения и дыхания.
Механизм превращения энергии в организме заключается в следующем. В самой мышечной клетке превращение энергии в мышечное сокращение обеспечивается аденозинтрифосфорной кислотой (АТФ) и креатинфосфатом (КФ) путем присоединения или отщепления фосфатных групп. Под влиянием нервного импульса АТФ расщепляется до аденозиндифосфорной кислоты (АДФ) и фосфатной группы (Ф). При этом освобождается энергия (8 ккал), часть которой трансформируется в мышечное сокращение. Этот процесс схематически можно изобразить так:
АТФ(нервный импульс/фермент аденозинтрифосфатаза) = АДФ + Ф + свободная энергия.
Однако запас АТФ в мышцах невелик, и для поддержания активности мышц на определенном уровне необходим быстрый ресинтез АТФ. Ресинтез происходит в процессе рефосфорилирования при соединении АДФ и фосфатов, прежде всего, КФ:
Концентрация в мышцах КФ в 3—4 раза больше по сравнению с концентрацией АТФ. Поэтому умеренное (на 20— 40 %) снижение содержания АТФ сразу компенсируется за счет КФ. Истощение запасов КФ зависит от величины физической нагрузки. При работе с максимальной интенсивностью запасы КФ расходуются в первые 20—40 с. После этого освобождающиеся фосфатные группы соединяются с гликогеном или глюкозой, и включается следующий источник энергообразования — анаэробное окисление гликогена (гликолиз). Анаэробное окисление гликогена происходит благодаря наличию специального кофермента — никотинамидадениндинуклеотида. Этот процесс более длителен и достигает максимума примерно в конце первой минуты максимальной работы. В результате реакции гликолиза образуется молочная кислота и восстанавливается АТФ:
В анаэробных условиях активность мышечных клеток не может быть длительной. Она лимитируется возрастанием концентрации молочной кислоты, а также исчерпанием запасов гликогена или глюкозы. Анаэробные возможности проявляются в кратковременной мышечной работе максимальной интенсивности, когда невозможна доставка требуемого количества кислорода к работающим мышцам. Анаэробная производительность организма наиболее полно характеризуется показателями максимального кислородного долга и максимума накопления молочной кислоты (лактата) в крови.
В аэробных условиях присоединение фосфатной группы происходит в присутствии кислорода, поэтому данный процесс называется окислительным фосфорилированием:
Аэробные возможности организма проявляются в упражнениях большой и умеренной интенсивности, когда в процессе работы полностью покрывается кислородный запрос мышц. В таких условиях при равномерной нагрузке, как правило, длительно сохраняется уровень потребления кислорода.
Не более 1—2 мин могут выполняться нагрузки субмаксимальной мощности (80—90 % МПК), характеризующиеся анаэробным типом обмена, когда наибольшая часть кислородного запроса потребляется не во время работы, а в восстановительном периоде. Около 30 мин может совершаться работа при полном использовании аэробной способности организма (70—80 % МПК). Образующаяся при этом значительная кислородная задолженность требует предоставления перерывов для отдыха, сопоставимых с длительностью работы. При этом важно, чтобы к началу следующего эпизода нагрузки кислородный долг был полностью ликвидирован. Работа большой мощности (50—70 % МПК) может выполняться здоровыми людьми в интервале от 30 мин до нескольких часов и может выполняться лишь эпизодически. Работа умеренной мощности (25—50 % МПК) достаточно широко представлена в деятельности людей физического труда, может выполняться в течение нескольких часов, но также эпизодически, при предоставлении во время рабочего периода кратковременных пауз для отдыха. Фактором, ограничивающим возможную длительность таких работ, является не столько величина кислородного долга, сколько снижение углеводных ресурсов или нарушения теплового состояния (перегрев). Работы низкой интенсивности (менее 25 % МПК) могут совершаться в течение 8— 18 ч.
Таким образом, для профессиональной деятельности человека в большинстве случаев характерны в основном нагрузки малой мощности и лишь эпизодически (у людей физического труда) — умеренной и большой. Но под влиянием факторов астенизации, заболеваний сердечно-сосудистой и дыхательной систем индивидуальные величины МПК снижаются пропорционально выраженности этих факторов. Соответственно обычные нагрузки становятся трудновыполнимыми или невыполнимыми для конкретного индивида. Подобный же сдвиг может иметь место и у здоровых людей, выполняющих работу в осложненных условиях (гипоксия, гипертермия и т. д.), когда функция кардиореспираторной системы уже предельно мобилизована при нагрузках значительно меньшей интенсивности.
Основные функциональные и биохимические сдвиги после физической нагрузки разной мощности в точке утомления (по Бобкову Ю. В. и др., 1984)
Энергетические процессы в мышце
Содержание
Энергетические процессы в мышце [ править | править код ]
Естественно, что для совершения мышечного движения требуется энергия. В организме человека существуют разные источники энергии, которые последовательно включаются один за другим. Рассмотрим каждый из них.
АТФ [ править | править код ]
Универсальным источником энергии в живом организме является молекула АТФ, которая образуется в цитратном цикле Кребса. Под действием фермента АТФазы молекула АТФ гидролизуется, отсоединяя фосфатную группу в виде ортофосфорной кислоты (Н3РО4), и превращается в АДФ, при этом высвобождается энергия.
Головка миозинового мостика при контакте с актином обладает АТФазной активностью и соответственно возможностью расщеплять АТФ и получать энергию, необходимую для движения.
Количества АТФ, которое содержится в мышце, достаточно для выполнения движений в течение 2-5 первых секунд.
Креатинфосфат [ править | править код ]
Запас молекул АТФ в мышце ограничен, поэтому расход энергии при работе мышцы требует постоянного его восполнения, это происходит за счет креатинфосфата. Креатинфосфат обладает способностью отсоединять фосфатную группу и превращаться в креатин, присоединяя фосфатную группу к АДФ, которая превращается в АТФ.
АДФ + креатинфосфат = АТФ + креатин.
Эта реакция получила название – реакции Ломана. Именно поэтому креатин имеет большое значение в бодибилдинге.
Надо заметить, что креатин эффективен только при выполнении анаэробных (силовых) упражнений, так как креатинфосфата достаточно примерно на 2 минуты интенсивной работы, затем подключаются другие источники энергии. Соответственно, в лёгкой атлетике приём креатина как добавки для увеличения атлетических показателей малоэффективен.
Запасы креатинфосфата в волокне не велики, поэтому он используется в качестве источника энергии только на начальном этапе работы мышцы, до момента активизации других более мощных источников – анаэробного и затем аэробного гликолиза. По окончании работы мышцы реакция Ломана идет в обратном направлении, и запасы креатинфосфата в течение нескольких минут восстанавливаются.
Энергетический метаболизм скелетных мышц [ править | править код ]
Алактатные механизмы [ править | править код ]
КФ обеспечивает запас энергии фосфата для ресинтеза АТФ из АДФ при наступлении сократительной деятельности (рис. 3):
КФ + АДФ Креатинкиназа К + АТФ (1)
В состоянии покоя мышечные волокна наращивают концентрацию КФ до пяти раз больше, чем АТФ. В начале сокращения, когда концентрация АТФ начинает падать, а АДФ повышаться вследствие ускорения разложения АТФ, массовая активность способствует образованию АТФ из КФ.
Хотя образование АТФ из КФ происходит быстро, требуя одной единственной ферментативной реакции (1), количество АТФ, которое может быть получено в результате этого процесса, ограничено начальной концентрацией КФ. Мышечные волокна также содержат миокиназу, которая катализирует образование одной молекулы АТФ и одной молекулы АМФ из двух молекул АДФ. АТФ и КФ, вместе взятые, могут обеспечить максимальную силу в течение 8—10 с. Таким образом, энергия, полученная от фосфагенной системы, используется для коротких всплесков максимальной мышечной активности, необходимых в легкой и тяжелой атлетике (забег на 100 м, толкание ядра или поднятие тяжестей).
Гликолиз [ править | править код ]
Хотя метаболизм по гликолитическому пути производит лишь небольшое количество АТФ из каждой усвоенной единицы глюкозы, он может обеспечить быстрый синтез большого количества АТФ при наличии достаточного количества ферментов и субстрата. Этот процесс может также происходить в отсутствие кислорода:
Глюкоза анаэробный быстрый гликолиз 2 АТФ + 2 лактата (2)
Глюкоза для гликолиза поступает либо из крови, либо из запасов гликогена. Когда исходным материалом выступает гликоген, из одной единицы потребленной глюкозы в результате фосфоролитического гликогенолиза образуется три молекулы АТФ. По мере того, как мышечная активность становится интенсивнее, для анаэробного расщепления гликогена мышц требуется все больше и больше АТФ, и, соответственно, увеличивается производство молочной кислоты. Анаэробный гликолиз может обеспечить энергию на 1,3-1,6 мин максимальной мышечной активности.
Образование молочной кислоты понижает уровень pH в мышечных волокнах. Это препятствует действию ферментов и вызывает боль, если удаление молочной кислоты происходит слишком медленно по сравнению с ее образованием.
Окислительное фосфорилирование [ править | править код ]
При умеренном уровне физической нагрузки, например, при беге на 5000 м или марафоне, большая часть АТФ, используемого для сокращения мышц, образуется путем окислительного фосфорилирования. Окислительное фосфорилирование позволяет высвободить из глюкозы гораздо больше энергии по сравнению с отдельно взятым анаэробным гликолизом:
Жиры катаболизируются только с помощью окислительных механизмов, при этом выделяется много энергии. Аминокислоты тоже могут быть метаболизированы подобным образом. Три метаболических пути образования АТФ для сокращения и расслабления мышц показаны на рис. 3.
В течение первых 5
10 мин умеренной физической нагрузки главным потребляемым «топливом» является собственный гликоген мышц. В течение следующих 30 мин доминирующими становятся переносимые кровью вещества; глюкоза крови и жирные кислоты вносят примерно одинаковый вклад в потребление мышцами кислорода. По истечении этого периода все более важную роль приобретают жирные кислоты. Важно подчеркнуть взаимодействие между анаэробными и аэробными механизмами в образовании АТФ во время физической нагрузки. Вклад анаэробного образования АТФ больше при краткосрочной нагрузке высокой интенсивности, в то время как при более продолжительных нагрузках низкой интенсивности преобладает аэробный метаболизм.
Восстановление и кислородная задолженность [ править | править код ]
После того как физическая нагрузка закончилась, поглощение кислорода все еще остается выше нормы (табл.). С недавнего времени для обозначения кислородной задолженности используется также термин «избыточное потребление кислорода после физической нагрузки». Сначала его уровень очень высок, пока тело восстанавливает запасы КФ и АТФ, возвращая тканям запасенный кислород, а затем в течение еще одного часа потребление идет на более низком уровне, пока удаляется молочная кислота. Поэтому ранние и последние фазы кислородной задолженности называют соответственно алактатной и лактатной кислородной задолженностью. Повышение температуры тела также говорит о более высокой скорости метаболизма и росте потребления кислорода.
Чем продолжительнее и интенсивнее физическая нагрузка, тем больше времени занимает восстановление. Например, на восстановление после полного истощения гликогена мышц зачастую требуется несколько дней, а не секунд, минут или часов, необходимых для восстановления запасов КФ и АТФ и удаления молочной кислоты. Физическая нагрузка большой интенсивности, вероятно, приводит к микротравмам мышечных волокон, и их восстановление занимает некоторое время.
Компоненты кислородной задолженности. После длительной, тяжелой физической нагрузки дыхание остается выше нормы для удовлетворения повышенной потребности в кислороде
Восстановление запасов кислорода в тканях(около 1 л)
Восстановление уровней креатинфосфата и других богатых энергией фосфатов (около 1-1,5 л)
Удаление молочной кислоты путем глюконеогенеза и другими путями (до 12 л)
Стимуляция метаболизма вследствие повышения уровня адреналина (около 1 л)
Дополнительное потребление кислорода в дыхательных мышцах и сердце (около 0,5 л)
Общее усиление метаболизма вследствие более высокой температуры тела*
Как работают мышцы
Как работают мышцы
Когда человек двигается, он обычно и не подозревает, сколько в его организме происходит различных процессов. А ведь даже когда человек спит, мышцы работают: спящий дышит, бьется его сердце.
Когда человек двигается, он обычно и не подозревает, что в его организме происходит огромное количество механических и химических процессов. Тысячи реакций складываются в сокращение клеток мышечной ткани, и мы идем на работу или занимаемся чем-то более приятным. Собственно, даже когда человек спит, мышцы работают: спящий дышит, бьется его сердце.
Так за счет чего работают наши мышцы?
АТФ и АДФ
Главное, что нужно для работы мышц – энергия. Закон сохранения которой никто не отменял.
Единственный источник энергии, находящийся прямо в мышцах – это вещество с трудновыговариваемым названием аденозинтрифосфорная кислота. Для удобства непосвященных химики называют его тремя буквами – АТФ. При расщеплении АТФ выделяется довольно много энергии и образуется аденозиндифосфорная кислота. Или сокращенно – да, правильно, АДФ.
Еще три буквы
Но вот беда – запаса АТФ в мышцах хватает буквально на доли секунды. За запасом АТФ в мышцах следит еще специальное вещество, креатининфосфат. Его тоже называют тремя буквами: КрФ. Он восстанавливает АДФ до АТФ и позволяет некоторое время продержаться. Это анаэробный процесс, он протекает без участия кислорода.
Но и КрФ хватает ненадолго – всего на 5-6 секунд. Зато процесс подпитки мышц энергией при помощи КрФ самый эффективный и быстрый. И этих секунд хватает для стартового рывка, для начального движения, пока остальные процессы поставки энергии в мышцы не успели включиться. Чем больше мышечная масса – тем больше КрФ. Понятно, почему «качки» такие сильные – и почему так ненадолго.
Гликоген
Если же нам нужно поработать больше 5-6 секунд (понимаю, что обычно лень – но приходится), то включается следующая система. Она называется гликолитической. Ее суть в том, что в организме начинают расщепляться глюкоза и запасенный в основном в печени резервный углевод гликоген. То есть, углеводы.
Этот процесс тоже происходит без участия дыхания. Но и его хватает от силы минуты на три. Поэтому, если вы за кем-то гонитесь, постарайтесь его догнать за это время, иначе будет сложнее.
Аэробное окисление
Если уж приходится поработать больше трех минут (бывает в жизни и такое), то тогда нам придется дышать. Ибо продолжительную работу мышц обеспечивает процесс, называющийся окислительным фосфорилированием.
Он возможен только при достаточном снабжении мышц кислородом. В этом процессе расщепляются и углеводы, и жиры. Если работа у нас интенсивная и мощная, то сжигаются углеводы, а, если работа низкоинтенсивная и продолжительная, то сжигаются жиры.
Как восстановиться после интенсивной физической нагрузки
Одним из ключевых условий достижения результатов в фитнесе и других видах спорта является восстановление. Оно включает возвращение физического состояния в норму и адаптацию к предстоящим нагрузкам для улучшения формы. Отсутствие баланса между интенсивными тренировками и отдыхом негативно сказывается на спортивных показателях. На длительной дистанции это может привести к возникновению плато или обратному эффекту, плохому самочувствию, болям в мышцах, снижению продуктивности. Чтобы избежать упадка сил и не ухудшить спортивные показатели, нужно эффективно восстанавливаться после занятий. Как делать это быстро и правильно для увеличения функциональности организма, расскажем в данной статье.
Основные фазы восстановления
При небольших нагрузках все внутренние процессы работают в привычном режиме. Увеличение активности и выполнение тяжелых упражнений мобилизуют внутренние резервы организма, заставляя работать его с большей производительностью. На интенсивные нагрузки организм откликается появлением болевых ощущений. Это происходит из-за выработки кортизола, разрушающего мышцы. Восстановление в данной ситуации важно, поскольку оно помогает вернуть физиологическое и биохимическое состояние. Суть сбалансированного отдыха заключается в снижении негативных последствий из-за микротравм мышечных волокон и извлечении пользы от занятий на тренажере. Исследования объясняют, что пренебрежение данным этапом приводит к ухудшению спортивных показателей. Человек не в состоянии поддерживать выбранный темп, если не соблюдает режим. Кроме того, достижение результатов и становление личных рекордов требует полного восстановления после каждого посещения зала. После физических упражнений организм готовится к будущим нагрузкам, увеличивая мышечную массу. Чем выше интенсивность, тем серьезнее подготовка. Поэтому наиболее эффективными считаются занятия на полную мощность с использованием всех ресурсов. Однако выносливость и сила в данном случае будут улучшаться не во время тренировок, а после них.
Несмотря на индивидуальность и зависимость отдыха от различных факторов, восстановление организма делят на четыре фазы:
В зависимости от группы мышц, на восстановление требуется 36-72 часа. Это стоит учитывать при составлении программы, поскольку интенсивные нагрузки чаще одного раза в 2-3 дня несут больше вреда, чем пользы. Стоит учитывать, что большие мышцы требуют больше времени отдыха. После кардионагрузок, которые не нуждаются в затратах запаса энергии и не повреждают большого количества мышц, на полное восстановление уходит до 3 дней.
Основные методы восстановления
В период, когда спортсмен отдыхает от нагрузок, нужно прекратить тренировки. Важным средством для роста мышц и поддержания организма в тонусе является сон. Именно в это время мышечные ткани активно растут и увеличиваются в объеме. Выделять на сон нужно не менее 8 часов. Следует соблюдать еще несколько условий — для полноценного отдыха засыпать лучше в полной темноте и тишине, на удобной подушке и комфортном матрасе.
На улучшение спортивных показателей и эффективности отдыха сказываются следующие средства:
Кардионагрузкам после основного занятия нужно уделять больше внимания, потому что они укрепляют сердце. Продолжительность кардиотренировки зависит от самочувствия. Если после физнагрузок частота сердечных сокращений превышает вашу норму более чем на 20-30 ударов, легкое кардио необходимо. Оно выведет из организма метаболические продукты распада. Рекомендуется делать по 2 минуты низкоинтенсивной тренировки на каждые 10 ударов сверх нормы частоты сердечных сокращений. Если ЧСС составляет около 140 ударов, а норма не превышает 60, то нужная длительность кардио — 16 минут. Организация качественного восстановительного процесса требует знаний и опыта. Чтобы подобрать грамотно распределить силы, рекомендуем обратиться к профессиональным тренерам. Квалифицированные инструкторы фитнес–центра «Марк Аврелий» предложат для вас индивидуальную программу. Купить абонемент в зал можно онлайн или в нашем клубе. По телефону можно получить дополнительную консультацию о скидках, акциях и преимуществах клубной карты.
За счет какой энергии происходит работа мышц
Выделяют несколько последовательных этапов запуска и осуществления мышечного сокращения.
1. Потенциал действия распространяется вдоль двигательного нервного волокна до его окончаний на мышечных волокнах.
2. Каждое нервное окончание секретирует небольшое количество нейромедиатора ацетилхолина.
3. Ацетилхолин действует на ограниченную область мембраны мышечного волокна, открывая многочисленные управляемые ацетилхолином каналы, проходящие сквозь белковые молекулы, встроенные в мембрану.
4. Открытие управляемых ацетилхолином каналов позволяет большому количеству ионов натрия диффундировать внутрь мышечного волокна, что ведет к возникновению на мембране потенциала действия.
5. Потенциал действия проводится вдоль мембраны мышечного волокна так же, как и по мембране нервного волокна.
6. Потенциал действия деполяризует мышечную мембрану, и большая часть возникающего при этом электричества течет через центр мышечного волокна. Это ведет к выделению из саркоплазматического ретикулума большого количества ионов кальция, которые в нем хранятся.
7. Ионы кальция инициируют силы сцепления между актиновыми и миозиновыми нитями, вызывающие скольжение их относительно друг друга, что и составляет основу процесса сокращения мыщц.
8. Спустя долю секунды с помощью кальциевого насоса в мембране саркоплазматического ретикулума ионы кальция закачиваются обратно и сохраняются в ретикулуме до прихода нового потенциала действия. Удаление ионов кальция от миофибрилл ведет к прекращению мышечного сокращения.
Далее мы обсудим молекулярные механизмы этого процесса.
Миофибрилла в расслабленном и сокращенном состоянии. Показано (вверху), что актиновые нити (розовые) вдвинуты в пространства между миозиновыми нитями (красные). Сближение Z-дисков друг с другом (внизу).
Молекулярные механизмы мышечного сокращения
Механизм скольжения нитей для мышечного сокращения. На рисунке показан основной механизм мышечного сокращения. Показано расслабленное состояние саркомера (вверху) и сокращенное состояние (внизу). В расслабленном состоянии концы актиновых нитей, отходящие от двух последовательных Z-дисков, лишь незначительно перекрываются. Наоборот, в сокращенном состоянии актиновые нити втягиваются внутрь между миозиновыми так сильно, что их концы максимально перекрывают друг друга. При этом Z-диски притягиваются актиновыми нитями к концам миозиновых. Таким образом, мышечное сокращение осуществляется путем механизма скольжения нитей.
Что заставляет нити актина скользить внутрь среди нитей миозина? Это связано с действием сил, генерируемых при взаимодействии поперечных мостиков, исходящих от нитей миозина, с нитями актина. В условиях покоя эти силы не проявляются, однако распространение потенциала действия вдоль мышечного волокна приводит к выделению из саркоплазматическо-го ретикулума большого количества ионов кальция, которые быстро окружают миофи-бриллы. В свою очередь, ионы кальция активируют силы взаимодействия между нитями актина и миозина, в результате начинается сокращение. Для осуществления процесса сокращения необходима энергия. Ее источником являются высокоэнергетические связи молекулы АТФ, которая разрушается до АДФ с высвобождением энергии. В следующих разделах мы приведем известные детали молекулярных процессов сокращения.
Молекулярные особенности сократительных нитей
Миозиновая нить. Она состоит из множества молекул миозина, молекулярная масса каждой составляет около 480000. На рисунке показана отдельная молекула; и также — объединение многих молекул миозина в миозиновую нить, а также взаимодействие одной стороны этой нити с концами двух актиновых нитей.
В состав молекулы миозина входят 6 полипептидных цепей: 2 тяжелые цепи с молекулярной массой около 200000 каждая и 4 легкие цепи с молекулярной массой около 20000 каждая. Две тяжелые цепи спирально закручиваются вокруг друг друга, формируя двойную спираль, которую называют миозиновым хвостом. С одного конца обе цепи изгибаются в противоположных направлениях, формируя глобулярную полипептидную структуру, называемую миозиновой головкой. Таким образом, на одном конце двойной спирали молекулы миозина образуются 2 свободные головки; 4 легкие цепи также включены в состав миозиновой головки (по 2 в каждой). Они помогают регулировать функцию головки во время мышечного сокращения.
А. Молекула миозина.
Б. Объединение многих молекул миозина в одну миозиновую нить.
Показаны также тысячи миозиновых поперечных мостиков и взаимодействие их головок с прилежащими актиновыми нитями.
Миозиновая нить состоит из 200 или более отдельных молекул миозина. Видно, что хвосты молекул миозина объединяются, формируя тело нити, а многочисленные головки молекул выдаются наружу по сторонам тела. Кроме того, наряду с головкой в сторону выступает часть хвоста каждой миозиновой молекулы, образуя плечОу которое выдвигает головку наружу от тела, как показано на рисунке. Выступающие плечи и головки вместе называют поперечными мостиками. Каждый поперечный мостик может сгибаться в двух точках, называемых шарнирами. Один из них расположен в месте, где плечо отходит от тела миозиновой нити, а другой — где головка крепится к плечу. Движение плеча позволяет головке или выдвигаться далеко наружу от тела миозиновой нити, или приближаться к телу. В свою очередь, повороты головки участвуют в процессе сокращения, что обсуждается в следующих разделах.
Общая длина каждой миозиновой нити остается постоянной и равна почти 1,6 мкм. В самом центре миозиновой нити на протяжении 0,2 мкм поперечных мостиков нет, поскольку снабженные шарнирами плечи отходят в стороны от центра.
Сама миозиновая нить сплетена таким образом, что каждая последующая пара поперечных мостиков смещена в продольном направлении относительно предыдущей на 120°, что обеспечивает распределение поперечных мостиков во всех направлениях вокруг нити.
АТФ-азная активность миозиновой головки. Есть и другая особенность миозиновой головки, необходимая для мышечного сокращения: миозиновая головка функционирует как фермент АТФ-аза. Как объясняется далее, это свойство позволяет головке расщеплять АТФ и использовать энергию расщепления высокоэнергетической связи для процесса сокращения.
Актиновая нить. Актиновая нить состоит из трех белковых компонентов: актина, тропомиозина и тропонина.
Актиновая нить, состоящая из двух спиралевидных цепочек молекул F-актина и двух цепочек молекул тропомиозина, расположенных в желобках между цепочками актина.
К одному концу каждой молекулы тропомиозина прикреплен тропониновый комплекс, который запускает сокращение.
Основой актиновой нити являются две цепи белковой молекулы F-актина. Обе цепи закручиваются в спираль так же, как и молекула миозина.
Каждая цепь двойной спирали F-актина состоит из полимеризованных молекул G-актина с молекулярной массой около 42000. К каждой молекуле G-актина прикреплена 1 молекула АДФ. Полагают, что эти молекулы АДФ являются активными участками на актиновых нитях, с которыми взаимодействуют поперечные мостики миозиновых нитей, обеспечивая мышечное сокращение. Активные участки на обеих цепях F-актина двойной спирали расположены со смещением таким образом, что вдоль всей поверхности актиновой нити встречается один активный участок примерно через каждые 2,7 нм.
Длина каждой актиновой нити — около 1 мкм. Основания актиновых нитей прочно встроены в Z-диски; концы этих нитей выступают в обоих направлениях, располагаясь в пространствах между миозиновыми молекулами.
Молекулы тропомиозина. Актиновая нить также содержит другой белок — тропомиозин. Каждая молекула тропомиозина имеет молекулярную массу 70000 и длину 40 нм. Эти молекулы спирально оплетают спираль из F-актина. В состоянии покоя молекулы тропомиозина располагаются поверх активных участков актиновых нитей, препятствуя их взаимодействию с миозиновыми нитями, лежащему в основе сокращения.
Тропонин и его роль в мышечном сокращении. По ходу молекул тропомиозина к ним периодически прикреплены другие белковые молекулы, называемые тропонином. Они представляют собой комплексы трех слабосвязанных белковых субъединиц, каждая из которых играет специфическую роль в регуляции мышечного сокращения. Одна из субъединиц (тропонин I) имеет высокое сродство к актину, другая (тропонин Т) — к тропомиозину, третья (тропонин С) — к ионам кальция. Считают, что этот комплекс прикрепляет тропомиозин к актину. Высокое сродство тропонина к ионам кальция, как полагают, инициирует процесс сокращения, о чем говорится в следующей статье.
Редактор: Искандер Милевски. Дата обновления публикации: 18.3.2021
— Вернуться в оглавление раздела «Физиология человека.»