Mecanwaith cyfyngiadau cyhyrau. Swyddogaethau ac eiddo cyhyrau ysgerbydol

Mae lleihau cyhyrau yn broses gymhleth, sy'n cynnwys nifer o gamau. Y prif gydrannau yma yw myosin, actin, troponin, tropomyosin a actomyosin, yn ogystal ag ïonau calsiwm a chyfansoddion sy'n darparu egni cyhyrau. Ystyriwch fathau a mecanweithiau cyfangiad cyhyrau. Byddwn yn astudio o ba gamau maen nhw'n eu cynnwys a beth sy'n angenrheidiol ar gyfer proses gylchol.

Cyhyrau

Caiff y cyhyrau eu cyfuno i grwpiau sy'n rhannu'r un mecanwaith o gywasgu cyhyrau. Ar yr un sail, maent wedi'u rhannu'n 3 math:

• Cyhyrau'r corff;
• Cyhyrau wedi'u rhwystro o'r atria a ventricles cardiaidd;
• Cyhyrau llyfn organau, llongau a chroen.

Mae cyhyrau trawsogiol yn mynd i mewn i'r system cyhyrysgerbydol, gan fod yn rhan ohono, yn ogystal â tendonau, ligamau, esgyrn. Pan weithredir mecanwaith cyfyngiadau cyhyrau, cyflawnir y tasgau a'r swyddogaethau canlynol:

• Mae'r corff yn symud;
• Mae rhannau o'r corff yn symud o'i gymharu â'i gilydd;
• Cefnogir y corff yn y gofod;
• Cynhesir gwres;
• Mae'r cortex yn cael ei actifadu gan afreoliad o'r caeau cyhyrau derbyniol.

O'r cyhyrau llyfn mae:

• Offer modur organau mewnol, sy'n cynnwys y goeden broncial, yr ysgyfaint a'r tiwb dreulio;
• System lymffatig a cylchrediadol;
• System o organau gen-gyffredin.

Priodweddau ffisiolegol

Fel pob fertebraidd, mae tri phrif bwys mwyaf o ffibrau cyhyrau ysgerbydol yn cael eu gwahaniaethu yn y corff dynol:

• Contractedd - lleihau a newid foltedd pan gyffrous;
• Ymddygiad - cynnig y potensial ar hyd y ffibr gyfan;
• Excitability - ymateb i'r ysgogiad trwy newid potensial y bilen a'r traenoldeb ionig.

Mae'r cyhyrau'n gyffrous ac yn dechrau contractio o'r ysgogiadau nerfau sy'n dod o'r canolfannau. Ond o dan amodau artiffisial, defnyddir electrostimwliad. Gall y cyhyrau gael ei gryndro'n uniongyrchol (llid uniongyrchol) neu drwy'r nerf sy'n annerch y cyhyrau (llid yn anuniongyrchol).

Mathau o fyrfoddau

Mae mecanwaith cyfyngiadau cyhyrau yn awgrymu trawsnewid egni cemegol yn waith mecanyddol. Gellir mesur y broses hon trwy arbrofi â broga: caiff ei gyhyr gastrocnemius ei lwytho gyda phwysau bach, ac yna'n cael ei lidio â phwysau trydan golau. Mae'r cywasgiad, lle mae'r cyhyr yn dod yn fyrrach, yn cael ei alw'n isotonig. Gyda chywasgu isometrig, nid oes unrhyw fyrhau. Nid yw tendonau'n caniatáu i gryfder y cyhyrau ddatblygu i leihau. Mae mecanwaith arall o gyfyngiadau cyhyrau arall yn tybio amodau llwythi dwys, pan fydd y cyhyrau yn cael ei fyrhau yn y lleiaf posibl, ac mae'r heddlu'n datblygu'r uchafswm.

Strwythur a dyfodiad cyhyrau ysgerbydol

Mewn cyhyrau sgerbydol croes-strïog , mae yna lawer o ffibrau sydd mewn meinwe gyswllt ac sydd ynghlwm wrth y tendonau. Mewn rhai cyhyrau, mae'r ffibrau yn gyfochrog â'r echel hir, tra mewn eraill maent yn oblique, gan gysylltu â'r tendon tendon canolog ac i'r math pinnate.

Mae prif nodwedd y ffibr yn gorwedd yn sarcoplasm màs o edau tenau - myofibrils. Maent yn cynnwys ardaloedd ysgafn a thywyll yn amlach gyda'i gilydd, ac mae llinynnau cyfagos ar yr un lefel - ar y groes-adran. Oherwydd hyn, mae bandiau trawsbyniol ar gael ar hyd y ffibr cyhyrau cyfan.

Mae sarcomer yn gymhleth o ddisgiau ysgafn a dau ddisg ysgafn, ac fe'i delirir gan linellau siâp Z. Mae Sarcomery yn gyfarpar cyhyrau contractile. Mae'n ymddangos bod y ffibr cyhyrau yn cynnwys:

• Offer contractadwy (system myofibril);
• Offer troffig gyda mitochondria, y cymhleth Golgi, a retic endoplasmig gwan;
• Offer bilen;
• Y cyfarpar cymorth;
• O'r offer nerfol.

Rhennir y ffibr cyhyrau yn 5 rhan â'i strwythurau a'i swyddogaethau ac mae'n rhan annatod o feinwe'r cyhyrau.

Innervation

Gwireddir y broses hon mewn ffibrau cyhyrau trawiadol trawsbyniol trwy ffibrau nerf, sef axonau moduron y llinyn asgwrn cefn a'r gefn pen. Mae un motoneuron yn cynnal nifer o ffibrau cyhyrau. Gelwir y cymhleth gyda motoneuron a ffibrau cyhyrau diheintiedig niwromotor (NME), neu uned modur (DE). Mae nifer gyfartalog y ffibrau sy'n cynnwys un motoneuron, yn nodweddu faint o gyhyrau DE, a gelwir y gwerth cyfatebol yn y dwysedd mewnfudo. Mae'r olaf yn fawr yn y cyhyrau hynny lle mae'r symudiadau yn fach ac yn "denau" (llygaid, bysedd, tafod). Bydd ei werth bach, i'r gwrthwyneb, yn y cyhyrau â symudiadau "garw" (er enghraifft, y gefnffordd).

Gall Innervation fod yn un ac yn lluosog. Yn yr achos cyntaf, fe'i gwireddir gan derfynau modur cryno. Fel arfer mae hyn yn nodweddiadol ar gyfer niwronau modur mawr. Mae ffibrau cyhyrau (a elwir yn yr achos hwn yn gorfforol, neu'n gyflym) yn cynhyrchu PD (potensial gweithredu) sy'n eu hannog atynt.

Mae lluosogiad yn digwydd, er enghraifft, yn y cyhyrau llygaid allanol. Ni chynhyrchir y potensial gweithredu yma, gan nad oes sianelau sodiwm trydanol yn y bilen. Maent yn cynnwys dadyfoli trwy'r ffibr o'r diwedd synaptig. Mae hyn yn angenrheidiol er mwyn ysgogi mecanwaith cywasgu cyhyrau. Nid yw'r broses yma yn digwydd mor gyflym ag yn yr achos cyntaf. Felly, fe'i gelwir yn araf.

Strwythur myofibrils

Cynhelir ymchwil ffibr cyhyrau heddiw ar sail dadansoddi diffraction pelydr-X, microsgopeg electron, a dulliau histochemical.

Cyfrifir bod oddeutu 2500 o protofibriliau, e.e., moleciwlau protein polymerigedig estynedig (actin a myosin) yn ymuno â phob myofibril â diamedr o 1 μm. Mae protofibrils Actin ddwywaith yn deneuach na myosin. Yng ngweddill, mae'r cyhyrau hyn wedi'u lleoli fel bod y ffilamentau actin yn mynd i mewn i'r bylchau rhwng y protofibrils myosin â'u cynghorion.

Mae'r band llachar cul yn y disg A yn rhydd o ffilamentau actin. Ac mae'r bilen Z yn eu dal gyda'i gilydd.

Ar ffilamentau myosin mae dargyfeiriadau trawsnewidiol hyd at 20 nm o hyd, yn y pennau mae tua 150 moleciwlau o myosin. Maent yn gadael yn unioledig, ac mae pob pen yn cysylltu'r myosin â'r ffilament actin. Pan fydd ymdrech o ganolfannau actin ar ffilamentau myosin, mae'r ffilament actin yn ymyl canol y sarcomere. Ar y diwedd, mae'r ffilamentau myosin yn cyrraedd llinell Z. Yna maent yn meddiannu'r sarcomere cyfan, ac mae'r ffilamentau actinig yn gorwedd rhyngddynt. Yn yr achos hwn, mae hyd y ddisg rwyf yn cael ei fyrhau, ac ar y diwedd mae'n diflannu yn llwyr, ynghyd â'r hyn y mae'r llinell Z yn dod yn fwy trwchus.

Felly, yn ôl theori sleidiau llithro, eglurir hyd y ffibr cyhyrau. Datblygwyd y ddamcaniaeth, a elwir y cogwheel, gan Huxley ac Hanson yng nghanol yr ugeinfed ganrif.

Mecanwaith cyfyngu cyhyrau'r ffibr

Y prif beth mewn theori yw nad yw edau (myosin a actin) yn cael eu byrhau. Mae eu hyd yn dal heb ei newid hyd yn oed pan fo'r cyhyrau yn ymestyn. Ond mae'r bwndeli o ffilamentau cain, slipio, ymadael rhwng yr edafedd trwchus, yn lleihau eu gorgyffwrdd, felly mae'r cyfyngiad yn digwydd.

Mae mecanwaith moleciwlaidd cywasgu cyhyrau trwy ffilamentau actin llithro fel a ganlyn. Mae pennau Myosin yn cysylltu protofibril â actin. Pan fyddant yn dueddol, mae slip yn digwydd, gan symud ffilament actin tuag at ganol y sarcomere. Oherwydd trefniadaeth deubegynol moleciwlau myosin ar ddwy ochr y ffilamentau, crëir amodau ar gyfer ffilamentau'r actin i lithro mewn gwahanol gyfeiriadau.

Gyda ymlacio cyhyrau, mae'r pen myosin yn ymadael o'r ffilamentau actin. Oherwydd y llithro'n hawdd, mae cyhyrau ymlacio'r ymestyn yn gwrthsefyll llawer llai. Felly, maent yn ymestyn yn goddefol.

Camau lleihau

Gellir rhannu'r mecanwaith o gywasgu cyhyrau yn fyr i'r camau canlynol:

1. Symbylir ffibr y cyhyrau pan ddaw'r potensial gweithredu o gychwyn modur o synapsau.
2. Mae'r potensial gweithredu yn cael ei greu ar bilen y ffibr cyhyrau, ac wedyn yn ymledu i'r myofibrils.
3. Perfformir cyfuniad electromecanyddol, sef trawsnewid PD trydan i lithro fecanyddol. Yn hyn o beth, mae ïonau calsiwm o reidrwydd yn gysylltiedig.

Ïonau calsiwm

I gael gwell dealltwriaeth o'r broses o weithrediad ffibr gan ïonau calsiwm, mae'n gyfleus ystyried strwythur ffilament actin. Mae ei hyd o'r gorchymyn o 1 μm, y trwch o 5 i 7 nm. Mae hwn yn bâr o edafedd twistiedig sy'n debyg i monomer actin. Mae tua 40 nm yma yn moleciwlau troponin sfferig, a rhwng y cadwyni - tropomyosin.

Pan fydd ïonau calsiwm yn absennol, hynny yw, myofibrils ymlacio, mae moleciwlau trofomosos hir yn rhwystro cadwynau actin a phontydd myosin yn atodi. Ond gyda gweithrediad ïonau calsiwm, mae'r moleciwlau tropomyosin yn disgyn yn ddyfnach, a'r ardaloedd yn agored.

Yna, mae'r pontydd myosin yn atodi'r edau actin, a gwahaniaethau ATP, ac mae cryfder y cyhyrau yn datblygu. Gwneir hyn yn bosibl trwy weithredu calsiwm ar troponin. Yn yr achos hwn, mae molecwl yr olaf yn cael ei ddadffurfio, gan wthio trofomomosin.

Pan fo'r cyhyrau yn ymlacio, mae 1 gram o bwysau gwlyb yn cynnwys mwy na 1 μmol o galsiwm fesul gram. Mae halenau calsiwm yn cael eu hynysu ac maent mewn siopau arbennig. Fel arall, byddai'r cyhyrau yn cael eu lleihau drwy'r amser.

Mae storio calsiwm yn digwydd fel a ganlyn. Mewn gwahanol rannau o bilen y celloedd cyhyrau y tu mewn i'r ffibr, mae tiwbiau y mae'r cysylltiad â'r amgylchedd y tu allan i'r celloedd yn digwydd drwyddi draw. Mae hon yn system o dwmplau trawsrywiol. Mae perpendicwlar iddo yn system o hydredol, ar ei bennau - swigod (tanciau terfynell), sydd wedi'u lleoli yn agos at bilenni'r system drawsnewidiol. Gyda'n gilydd, fe gawn triad. Mae yn y swigod y caiff calsiwm ei storio.

Felly mae'r PD yn ymledu i'r cell, ac mae cyfuno electromechanyddol yn digwydd. Mae cyffro yn treiddio i'r ffibr, yn pasio i'r system hydredol, yn rhyddhau calsiwm. Felly, mae'r mecanwaith o doriad ffibr cyhyrau yn cael ei wireddu.

3 proses gyda ATP

Yn rhyngweithio'r ddwy ffilament ym mhresenoldeb ïonau calsiwm, mae gan ATP rôl arwyddocaol. Pan fydd mecanwaith cywasgu cyhyr y clefyd ysgerbydol yn cael ei wireddu, defnyddir ynni ATP ar gyfer:

• Gwaith y pwmp sodiwm a photasiwm, sy'n cynnal crynodiad cyson o ïonau;
• Mae'r sylweddau hyn ar wahanol ochrau'r bilen;
• Edau slip yn byrhau myofibrils;
• Gwaith pwmp calsiwm, gan weithredu i ymlacio.

Ceir ATP yn y cellbilen, ffilamentau myosin a philenni olwg y sarcoplasmig. Mae'r enzym yn cael ei rannu a'i ddefnyddio gan myosin.

Defnyddio ATP

Mae'n hysbys bod y pennau myosin yn rhyngweithio â actin ac yn cynnwys elfennau ar gyfer cloddiad ATP. Mae'r olaf yn cael ei actifadu gan actin a myosin ym mhresenoldeb ïonau magnesiwm. Felly, mae cloddiad yr ensym yn digwydd pan fo pen y myosin ynghlwm wrth actin. Yn yr achos hwn, y pontydd mwy trawsnewidiol, y gyflymach fydd y gyfradd rannu.

Mecanwaith ATP

Ar ôl cwblhau'r symudiad, mae'r molecwl AFT yn darparu egni ar gyfer gwahanu myosin a actin sy'n gysylltiedig â'r adwaith. Mae pennau Myosin wedi'u gwahanu, caiff ATP ei glirio i ffosffad ac ADP. Ar y diwedd, mae moleciwl ATP newydd wedi'i gysylltu, ac mae'r cylch yn ailgychwyn. Dyma'r mecanwaith o gywasgu ac ymlacio cyhyrau ar lefel moleciwlaidd.

Bydd gweithgarwch y pontydd trawsnewid yn parhau dim ond cyn belled â bod hydrolysis ATP yn digwydd. Pan fydd yr ensym wedi'i rwystro, ni fydd y pontydd yn cael eu hatodi eto.

Gyda gychwyn marwolaeth y corff, mae lefel ATP yn y celloedd yn disgyn, ac mae'r pontydd yn dal i fod ynghlwm wrth ffilament actin. Dyma gam rigor mortis.

Dadebru ATP

Gellir sylweddoli resynthesis mewn dwy ffordd.

Trwy drosglwyddiad enzymatig o ffosffad creffin grŵp ffosffad i ADP. Gan fod y cronfeydd wrth gefn yn y cell ffosffad creatine yn llawer mwy na ATP, gwireddir resynthesis yn gyflym iawn. Ar yr un pryd, trwy ocsidiad asidau pyruvig ac lactig, bydd resynthesis yn araf.

Gall ATP a CF ddiflannu yn llwyr os bydd gwenwynau yn tarfu ar resynthesis. Yna bydd y pwmp calsiwm yn rhoi'r gorau i weithio, ac o ganlyniad bydd y cyhyr yn contractio'n anadferadwy (hynny yw, bydd contracture yn digwydd). Felly, mae'r mecanwaith o gywasgu cyhyrau yn cael ei dorri.

Fisioleg y broses

Gan grynhoi'r uchod, nodwn fod gostyngiad yn y ffibr cyhyrau yn cynnwys byrhau'r myofibrils ym mhob un o'r sarcomeres. Mae'r ffilamentau o myosin (trwchus) a actin (tenau) wedi'u cysylltu gan y pennau mewn cyflwr ymlacio. Ond maent yn dechrau llithro symudiadau tuag at ei gilydd pan fydd mecanwaith torri'r cyhyrau yn cael ei wireddu. Mae ffisioleg (yn fyr) yn egluro'r broses pan fo fyosin dan ddylanwad myosin yn cael ei ryddhau ar gyfer trosi ATP i ADP. Yn yr achos hwn, sylweddoli gweithgaredd myosin yn unig gyda chynnwys digon o ïonau calsiwm yn cronni yn y rhwydwaith sarcoplasmig.