Енергозабезпечення м`язового скорочення. Ступінь перекриття актинові і міозінових ниток

АТФ як джерело енергії для скорочення. Хімічні явища при русі головок міозину. При скороченні м`яза виконується робота і витрачається енергія. Під час процесу скорочення багато молекул АТФ розщеплюються з формуванням АДФ. Чим більше робота, вироблена м`язом, тим більше розщеплюється АТФ. Це називають ефектом Фена. При цьому, як вважають, походять такі явища.

1. До початку скорочення головки поперечних містків зв`язуються з АТФ. АТФ-азная активність головки міозину негайно розщеплює АТФ, але продукти розщеплення (АДФ і фосфатний іон) залишаються пов`язаними з головкою. У цьому стані конформація головки така, що вона розташовується перпендикулярно нитки актину, але ще не прикріплюється до неї.

2. Коли тропонин-тропоміозинового комплекс зв`язується з іонами кальцію, активні ділянки нитки актину відкриваються, і міозіновие головки з`єднуються з ними.

3. Зв`язок міжголовкою поперечного містка і активним ділянкою на нитки актину викликає конформационное зміна в голівці, що змушує її нахилитися до плеча поперечного містка. Це забезпечує робочий хід для протягування актиновой нитки. Робочий хід активується енергією, збереженої в голівці, як у «зведеному» пружині, у вигляді її конформационного зміни, що відбувається раніше під час розщеплення молекули АТФ.

4. Нахил головки поперечного містка дозволяє звільнити АДФ і фосфатний іон, попередньо з`єднані з головкою. До місця, від якого виділилася АДФ, прикріплюється нова молекула АТФ, що веде до від`єднання головки від актину.

5. Після від`єднання головки від актину нова молекула АТФ розщеплюється, починаючи наступний цикл, що веде до нового робочого ходу. Це означає, що енергія знову «зводить» головку до перпендикулярного положення, з якого вона готова почати новий цикл робочого ходу.

6. Коли «накручена»Головка (з запасом енергії, витягнутої з розщепленої АТФ) зв`язується з новим активним ділянкою на нитки актину, вона« розряджається », забезпечуючи новий робочий хід. Таким чином, процес повторюється знову і знову до тих пір, поки нитки актину НЕ притягнутий Z-диску впритул до кінців міозінових ниток або поки навантаження на м`яз не стане занадто великий для здійснення подальшої тяги.

На малюнку демонструється вплив довжини саркомера і ступеня перекриття миозинових і Актинові ниток на активне напруга, що розвивається скорочується м`язовим волокном. Справа чорними лініями показані різні ступені перекриття миозинових і Актинові ниток при різній довжині саркомера. У точці Г на кривій Актинові нитка по всій довжині відтягнута від кінця міозіновой нитки, і перекриття між актином і міозином відсутня. У цьому випадку напруга, що розвивається активованої м`язом, дорівнює нулю. Потім у міру укорочення саркомера нитка актину починає перекривати миозиновй нитку, і напруга поступово збільшується до тих пір, поки довжина саркомера не зменшиться приблизно до 2,2 мкм.

В цьому випадку актинового нитка перекриває всі поперечні містки міозіновой нитки, але ще не досягає її центру. При подальшому вкороченні саркомер зберігає максимальну на напругу до тих пір, поки довжина саркомера не зменшиться до 2 мкм, що відповідає точці Б на кривій. В цьому випадку кінці двох Актинові ниток починають перекривати один одного на додаток до перекриття міозінових ниток. У міру зменшення довжини саркомера від 2 мкм аж до 1,65 мкм, як в точці А, сила скорочення швидко зменшується. У цій точці два Z-диска саркомера примикають до кінців міозінових ниток. Якщо здійснюється скорочення з метою ще більшого укорочення саркомера, кінці міозінових ниток згинаються, і, як видно на малюнку, сила скорочення наближається до нуля, однак вся м`яз тепер стиснута до своєї мінімальної довжини.