Mékanisme kontraksi otot. Fungsi jeung pasipatan bangsa otot rangka

kontraksi otot - mangrupakeun proses kompléks nu diwangun ku sababaraha tahap. Komponén utama dieu téh myosin, aktin, filamén panengah, troponin, tropomyosin na actomyosin, sarta ion kalsium jeung sanyawaan nu nyadiakeun tanaga otot. Mertimbangkeun jenis sarta mekanisme tina kontraksi otot. Hayu urang diajar, ti mana maranéhna dijieun na hambalan diperlukeun pikeun proses cyclical.

otot

Otot digabungkeun kana grup, nu boga mékanisme sarua kontraksi otot. Ku token sarua maranéhna dibagi kana 3 jenis:

• otot striated awak;
• otot striated tina atrium jeung ventrikel jantung;
• organ otot lemes, pembuluh getih sarta kulit.

otot Striated mangrupakeun bagian tina sistem musculoskeletal, keur bagian tina éta, alatan sajaba éta, ieu ngawengku tendons, ligamén, tulang. Nalika ngalaksanakeun mékanisme kontraksi otot, ngalakukeun pancén sarta fungsi handap:

• awak ngalir;
• bagian awak anu dipindahkeun relatif ka silih;
• awak ieu dirojong di rohangan;
• panas anu dihasilkeun;
• cortex diaktipkeun ku afferent ka huma receptive otot.

Otot lemes nyaeta:

• aparatur motor sahiji organ internal, anu ngawengku ti tangkal bronchial, bayah jeung tube pencernaan;
• nu limfatik jeung sirkulatoris sistem;
• Sistim organ urogenital.

sipat fisiologis

Kawas sakabeh vertebrata dina awak manusa aya tilu sipat pangpentingna serat otot rangka:

• contractility - ngurangan sarta ngarobah tegangan nalika gumbira;
• konduktivitas - kapasitas gerak sapanjang serat;
• excitability - ngarespon kana stimulus mangrupa ku cara ngarobah mémbran poténsi sarta ion perméabilitas.

Otot nu bungah sareng ngawitan nampik ku impulses saraf datang ti pusat. Tapi dina kaayaan jieunan maké stimulasi listrik. otot nu lajeng tiasa jengkel langsung (stimulasi langsung) atawa ngaliwatan otot innervating saraf (stimulasi langsung).

rupa motong

Mékanisme kontraksi otot hartina konversi énérgi kimia kana karya mékanis. proses ieu bisa diukur sacara ékspériméntal kalawan bangkong: nya beban otot anak sapi beurat low, lajeng ngairitasi electroimpulses lampu. Ngurangan, nu otot jadi pondok, disebutna isotonic. pondok lumangsung kontraksi nalika isometric. Tendons teu ngameunangkeun ngembangkeun kakuatan otot disingget. mékanisme auksotonichesky sejen tina kontraksi otot ngalibatkeun kaayaan stres sengit nalika otot nu shortens cara minimal, sarta kakuatan pikeun ngahontal maksimum hiji.

Struktur jeung innervation otot rangka

The striated otot rangka ngawengku rupa-rupa serat dina jaringan konéktif jeung dibereskeun ka tendons. Dina sababaraha serat otot nu disusun sajajar jeung sumbu panjang, sarta di batur aranjeunna pintonan serong, keur digantelkeun ka urat tyazhu na pinnate tipe sentral.

Ciri utama tina serat téh massa sarcoplasm of threads rupa - myofibrils. Aranjeunna wewengkon caang jeung poék alik saling, sedengkeun serat striated meungkeut anu siram - di cross-bagian. Ieu ngakibatkeun cross-banding sabudeureun serat otot.

Sarcomere nyaéta kompleks, poék jeung dua disk lampu, sarta eta delimited garis Z ngawangun. Sarcomeres - a aparat contractile otot. Tétéla yén serat otot contractile diwangun ku:

• aparatur contractile (Sistim myofibrils);
• aparatur trophic kalawan mitokondria, Golgi rumit sarta lemah reticulum endoplasmic ;
• alat mémbran;
• aparatur rujukan;
• aparatur saraf.

Serat otot dibagi kana 5 bagian jeung struktur sarta fungsi, sarta mangrupakeun bagian integral jaringan otot.

innervation

prosés ieu serat otot striated direalisasikeun ku serat saraf, nyaéta axons of neuron motor tina tulang tonggong ari jeung uteuk bobot. Hiji motoneuron ngarangsang kongkolak panon sababaraha serat otot. Kompléks nu mibanda hiji motoneuron sarta serat otot innervated disebut neuromotor (HME) atawa Unit motor (MU). Jumlah rata-rata serat, anu innervates motoneuron a, dicirikeun otot DE, disebutna dénsitas innervation bulak balik. Kiwari dimungkinkeun teh panggedena di otot, dimana gideg jeung "ipis" (panon, ramo, basa). nilaina leutik, sabalikna, dina otot ku gerakan "kasar" (e.g., watak teu jeung anggahotana).

Innervation tiasa tunggal jeung sababaraha. Dina kasus nu pertama eta sadar tuntung motor ci. Biasana éta has pikeun neuron motor badag. serat otot (disebut dina hal ieu, fisik, atawa gancang) generating PD (potentials Peta) anu dilarapkeun ka aranjeunna.

Sababaraha innervation lumangsung, contona, dina otot mata éksternal. Ieu henteu hiji poténsi Peta dihasilkeun, saprak mémbran euweuh natrium saluran electroexcitability. Éta nu disebarkeun sapanjang depolarization serat ti tuntung synaptic. Ieu diperlukeun dina urutan pikeun ngaktipkeun mékanisme kontraksi otot. prosés di dieu teu sakumaha gancang sakumaha dina kasus munggaran. Kituna, mangka disebut slow.

Struktur myofibrils

otot ieu panalungtikan serat dilumangsungkeun dinten dina dasar difraksi sinar-X, mikroskop éléktron, jeung métode histochemical.

Nya dikira eta di unggal myofibril, diameter anu sahiji nu 1 micron, ngawengku kira 2.500 protofibrils, i.e. elongated polimér molekul protéin (aktin, filamén panengah jeung myosin). protofibrils aktin, filamén panengah myosin dua kali thinner. Di sésana, otot ieu aya lokasina supados tips aktin, filamén panengah filamén tembus kana spasi antara protofibrils myosin.

A strip sempit pencahayaan dina piringan A nyaéta bebas tina filaments aktin, filamén panengah. A Z mémbran nahan aranjeunna duaan.

Dina myosin filaments gaduh protrusions transverse nepi ka 20 nm, di huluna nu ngeunaan 150 molekul myosin. Aranjeunna indit biopolyarno, sarta unggal myosinic sirah nyambungkeun kana filamén aktin, filamén panengah. Lamun aya stress dina filaments puseur aktin, filamén panengah myosin, aktin, filamén panengah filamén deukeut ka puseur sarcomere kana. Di tungtung filaments myosin ngahontal Z. garis Tuluy maranehna nyandak sakabeh sarcomere, sarta aktin, filamén panengah téh diantara aranjeunna. Dina waktu nu sarua kuring ngajalankeun panjangna diréduksi, sarta di tungtungna eta disappears sagemblengna bareng jeung naon anu baris Z janten kandel.

Ku kituna, nurutkeun téori pindah yarns, alatan ngurangan panjang tina serat otot. Téori, disebutna "gear", diwangun ku Huxley na Hanson di tengah abad ka.

Mékanisme kontraksi serat otot

Téori utama nyaeta euweuh filamén (myosin jeung aktin, filamén panengah) anu disingget. panjang maranéhanana tetep unchanged jeung otot tegangan. Tapi bundles of filaments ipis, slipping, balik antara filaments kandel, nurun darajat tumpang tindihna, jadi aya ngurangan hiji.

Mékanisme molekular kontraksi otot anu saperti kieu ku cara ngageser filaments aktin, filamén panengah. sirah myosin disambungkeun protofibrils kalawan aktin, filamén panengah. Kalawan lamping maranéhanana aya anu ngageser, mindahkeun aktin, filamén panengah filamén ka puseur sarcomere kana. Alatan organisasi bipolar molekul myosin dina dua sisi tina filaments, kaayaan keur ngageser tina filaments aktin, filamén panengah dina arah béda.

Nalika rélaxasi otot sirah myosin ngalir jauh ti filaments aktin, filamén panengah. Kalawan hiji dieunakeun tegangan otot santai gampang resisting loba kurang. Kituna, aranjeunna passively dipanjangan.

léngkah réduksi

Mékanisme kontraksi otot bisa sakeudeung dibagi kana tahap handap:

1. Serat otot ieu dirangsang lamun hiji poténsial Peta disadiakeun ti neuron motor tina synapses.
2. Potensi Peta dihasilkeun dina mémbran sahiji serat otot, lajeng nyebar ka myofibrils.
3. pasangan electromechanical dilakonan ngalambangkeun hiji konversi listrik kana PD ngageser mékanis. Ieu merta ngalibatkeun ion kalsium.

ion kalsium

Pikeun pamahaman hadé tina prosés aktivasina serat ion kalsium anu merenah mertimbangkeun struktur filamén aktin, filamén panengah. panjang nyaeta ngeunaan 1 micron, ketebalan - ti 5 nepi ka 7 nm. Ieu pasangan threads twisted, nu meh sarua jeung monomér aktin, filamén panengah. Kira unggal 40 nm dieu mangrupakeun molekul troponin buleud, sarta antara ranté - tropomiozinovye.

Nalika ion kalsium anu bolos, nyaéta myofibrils bersantai molekul tropomiozinovye lila meungpeuk gagantel tina ranté aktin, filamén panengah jeung sasak myosin. Tapi lamun ion kalsium diaktipkeun tropomiozinovye molekul tilelep wewengkon deeper tur muka.

Mangka sasak myosin meungkeut filaments aktin, filamén panengah jeung splits ATP na tumuwuh kakuatan otot. Ieu mungkin alatan dampak kalsium troponin. Dina molekul ieu dimungkinkeun dina ieu cacad, kukituna ngadorong tropomyosin nu.

Nalika otot kasebut rileks, éta 1 gram beurat baseuh ngandung leuwih ti 1 mmol kalsium. Uyah kalsium anu fasilitas gudang terasing sarta husus. Upami teu kitu, otot bakal salawasna ditolak.

kalsium disimpen kieu. Di wewengkon béda sél otot diafragma dina serat anu tabung ngaliwatan nu aya sambungan kalayan lingkungan luar sél. Ieu sistem seminiferous transverse. Hiji sistem anu jejeg ends longitudinal diantarana - sipatna (terminal) bak anu disusun dina jarak deukeut sistem diaphragms transverse. Duaan diala neng. Ieu di vials disimpen kalsium.

Kusabab PD geus disebarkeun kana sél, sarta aya hiji conjugation electromechanical. Éksitasi penetrates serat pas kana sistem Kaluaran kalsium longitudinal. Kituna mékanisme réduksi dibawa serat otot.

3 prosés kalayan ATP

Dina interaksi duanana untaian ayana kalsium ion peran considerable pikeun ATP. Nalika ngalaksanakeun mékanisme kontraksi otot otot rangka, énergi ATP dipaké pikeun:

• Operasi natrium jeung pompa kalium nu mertahankeun konsentrasi konstan ion;
• zat ieu dina sisi béda ti mémbran;
• filaments pondok myofibrils ngageser;
• pompa kalsium pakasaban akting keur bersantai.

ATP nyaéta mémbran sél, anu filaments of myosin jeung mémbran reticulum sarcoplasmic. Énzim ngarecah na disposed of myosin.

konsumsi ATP

Perlu dipikanyaho yén huluna myosin berinteraksi sareng aktin, filamén panengah jeung ngandung elemen pikeun meulah ATP. aktin, filamén panengah diaktipkeun panungtungan sarta myosin ku ayana ion magnésium. Kituna énzim dipegatkeunana lumangsung nalika napel sirah myosin aktin, filamén panengah. Nu leuwih gede di cross-sasak, laju bengkahna bakal luhur.

mékanisme ATP

Sanggeus parantosan gerak molekul AFL nyadiakeun energi pikeun pisah tina réaksi aub dina aktin, filamén panengah jeung myosin. sirah myosin dipisahkeun, ATP dibeulah pikeun fosfat jeung ADP. Tungtung anyar disambungkeun molekul ATP na siklus nu dihanca. Misalna geus mékanisme kontraksi jeung rélaxasi otot dina hambalan molekular.

Aktivitas cross-sasak baris panungtungan wungkul salami hidrolisis ATP lumangsung. Lamun meungpeuk nu sasak énzim moal napel deui.

Jeung awal pupusna hambalan organisme ATP dina sél ragrag na sasak tetep stably dibereskeun ka filamén aktin, filamén panengah. Ku kituna aya tahapan rigor mortis.

ATP resynthesis

Resynthesis bisa dilaksanakeun ku dua cara.

Ku mindahkeun énzimatik tina gugus fosfat tina creatine fosfat ka ADP. Kusabab saham di creatine dina sél leuwih ATP resynthesis dilaksanakeun kacida gancangna. Dina waktu nu sarua, ku oksidasi asam pyruvic na resynthesis asam laktat bakal slow.

ATP na CP bisa ngaleungit lengkep lamun resynthesis mangrupakeun racun rusak. Lajeng pompa kalsium eureun gawe, hasilna otot ieu irreversibly ngurangan (ie datangna contracture). Ku kituna, mékanisme kontraksi otot pegat.

prosés fisiologi

Dina kasimpulan, urang dicatet yén ngurangan serat otot disingget dina unggal myofibrils sarcomeres. The filaments of myosin (kandel) jeung aktin, filamén panengah (ipis) tungtung nyambung dina kaayaan santai. Tapi maranéhna ngawitan gerakan ngageser ka arah silih nalika dilaksanakeun mékanisme kontraksi otot. Fisiologi (sakeudeung) ngécéskeun prosés nalika dipangaruhan myosin dileupaskeun énergi nu dipikabutuh pikeun ngarobah ATP pikeun ADP. Kituna aktivitas myosin bakal sadar ngan lamun eusi cukup ion kalsium ngumpulkeun dina reticulum sarcoplasmic.