Современные представления о механизме мышечного сокращения

Сокращение мышц есть результат укорочения каждого саркомера,

максимальное укорочение саркомера достигается тогда, когда Z-пластинки, к

которым прикреплены актиновые нити, приближаются вплотную к концам

миозиновых нитей.

В сокращении мышц у актиновых и миозиновых нитей свои роли:

миозиновые нити содержат активный центр для гидролиза АТФ, устройство для

превращения энергии АТФ в механическую энергию, устройство для сцепления с

актиновыми нитями и устройства для восприятия регуляторных сигналов со

стороны актиновых нитей, актиновые нити имеют механизм сцепления с

миозиновыми нитями и механизм регуляции сокращения и расслабления.

Сокращение мышцы включается потенциалом действия нервного волокна, который

через нервно-мышечный синапс при посредстве медиатора трансформируется в

потенциал действия сарколеммы и трубочек Т-системы. Ответвления трубочек

окружают каждую миофибриллу и контактируют с цистернами

саркоплазматического ретикулума. В цистернах в значительной концентрации

содержится Ca. Потенциал действия, поступающий по трубочкам, вызывает

высвобождение ионов Ca2+ из цистерн саркоплазматического ретикулума. Ионы

Ca2+ присоединяются к Сa-связывающей субъединице тропонина. В присутствии

ионов Ca2+ на мономерах актиновых нитей открываются центры связывания

миозиновых головок, причем по всей системе тропонин – тропомиозин – актин.

Как результат этих изменений – миозиновая головка присоединяется к

ближайшему мономеру актина.

Головки миозина обладают высоким сродством к АТФ, так что в мышце

большинство головок содержит связанный АТФ. Присоединение головки миозина к

актину, активирует АТФ-азный центр, АТФ гидролизуется, АДФ и фосфат

покидают активный центр, что приводит к изменению конформации миозина:

возникает дополнительное напряжение, стремящееся уменьшить угол между

головкой и хвостом молекулы миозина, т.е. наклонить головку в направлении М-

линии. Поскольку миозиновая головка соединена с актиновой нитью, то,

наклоняясь в сторону М-линии она смещает в этом же направлении и актиновую

нить.

АДФ, высвобождаемые с множества головок проходят следующую

трансформацию:

2 АДФ (АТФ + АМФ

Освобожденные от АТФ головки снова притягивают к себе АТФ в связи с

его высоким сродство, о чем уже упоминалось выше, присоединение АТФ

уменьшает сродство миозиновой головки с актиновыми нитями и миозин

возвращается в исходное состояние. Далее повторяется весь цикл с самого

начала, но поскольку в предыдущем цикле актиновая нить за счет своего

движения приблизила Z-пластинку, то та же самая головка миозина

присоединяется уже к другому мономеру актина ближе к Z-пластинке.

Сотни миозиновых головок каждой миозиновой нити работают одновременно,

втягивая таким образом актиновую нить.