Биохимия мышц и мышечного сокращения

Мышечная ткань
На долю мышц приходится 40-50% от массы тела (у взрослого).
Процентное содержание мышечной ткани с возрастом увеличивается (у новорожденных приблизительно 22% от массы тела).
Функция: выполнение механической работы + генератор тепла.

Белки мышечной ткани
Более 50% приходится на долю сократительных белков. Важнейшие из них актин и миозин.
Высокое содержание коллагена. Это фибриллярный белок, обладающий высокой прочностью и эластичностью. Входит в состав оболочки мышечных волокон, связок, сухожилий.
Белки – ферменты.
Миоглобин. Это основные группы белков!

Мышечные волокна
Мышечные волокна могут существенно различаться по размерам. Толщина составляет 0,1-0,2 мм; длина варьирует от нескольких мм до 10 и более см.
Увеличение объема мышечной ткани под влиянием систематической тренировки происходит за счет увеличения толщины мышечных волокон, а не их числа.

Строение миофибрилл
Тонкие нити – миофибриллы состоят из двух типов еще более тонких нитей – миофиламентов:
- более толстые состоят из белка миозина, более тонкие – из белка актина.
На миозиновых нитях имеются отросточки, расположенные шестью продольными рядами.

Схема строения миофибрилл

Строение миофибрилл
Актиновые нити
Миозиновые нити

Строение миофибрилл 2
Актиновые нити соединены между собой мембраной – линией Z.
Расстояние между двумя линиями Z называется саркомером.
Каждая миозиновая нить окружена шестью актиновыми, которые расположены напротив продольных рядов отростков миозиновых нитей.

Механизм мышечного сокращения
При мышечном сокращении укорачивается длина саркомеров.
Длина актиновых и миозиновых нитей практически не меняется.
Саркомер укорачивается за счет взаимного перемещения актиновых и миозиновых нитей.

Укорочение саркомера
Взаимное перемещение актиновых и миозиновых нитей обеспечивается колебательными движениями отросточков на миозиновых нитях.
При этом они «цепляются» за активные центры на актиновых нитях и меняют свой наклон, перемещая эти нити.
Однократное такое движение отростков по всей длине мышечного волокна обеспечит незначительное его укорочение. Полное сокращение – многократные повторные движения.

Строение миофибрилл и двигательные характеристики
Многие двигательные характеристики мышц четко связаны с особенностями строения миофибрилл.
Например: зависимость развиваемого усилия от степени укорочения мышцы и от скорости сокращения (чем выше скорость сокращения – тем меньшее усилие может развить мышца).

Расход АТФ
АТФ – непосредственный источник энергии.
АТФ АДФ + Н3РО4 + энергия
При мышечном сокращении АТФ расходуется на работу отростков миозиновых нитей, на перемещение ионов натрия и кальция (работу натриевого и кольциевого насосов).
Содержание АТФ в мышечном волокне составляет 0,4-0,5%. Этого количества АТФ хватит на 2-3 секунды напряженной работы мышцы.
Но мышца не может потратить всю АТФ. Уже при концентрации 0,15-0,2% она может перестать отвечать на поступающие импульсы.