![]() |
|
сделать стартовой | добавить в избранное |
![]() |
Строение и химический состав мышц. Молекулярные механизмы мышечного сокращения и расслабления |
Реферат по биохимии на тему: &quo ;Строение и химический состав мышц. Молекулярные механизмы мышечного сокращения и расслабления&quo ; 2008 Учение о мышцах - очень важный и интересный раздел биохимии. Исключительное значение этот раздел имеет для спортивной биохимии. Важнейшей особенностью функционирования мышц является то, что в процессе мышечного сокращения происходит преобразование химической энергии АТФ непосредственно в механическую энергию сокращения и движения. Это явление свойственно только живым организмам. Изучение механизма мышечной деятельности является проблемой не только биохимической. Достижения последних лет в этой области связаны с интеграцией биохимических, биофизических и электронно-микроскопических исследований строения и функционирования мышц. В настоящее время мышца рассматривается как высокоэффективная, универсальная машина, значительно превосходящая по техническим характеристикам все машины, созданные человеком. У животных и человека имеются два основных типа мышц: поперечнополосатые и гладкие. Поперечнополосатые мышцы прикрепляются к костям, т. е. к скелету, и поэтому еще называются скелетными. Поперечнополосатые мышечные волокна составляют также основу сердечной мышцы — миокарда, хотя имеются определенные различия в строении миокарда и скелетных мышц. Гладкие мышцы образуют мускулатуру стенок кровеносных сосудов, кишечника, пронизывают ткани внутренних органов и кожу. Каждая поперечнополосатая мышца состоит из нескольких тысяч волокон, объединенных соединительнотканными прослойками и такой же оболочкой - фасцией. Мышечные волокна представляют собою сильно вытянутые многоядерные клетки крупного размера длиной от 0,1 до 2-3 см, а в некоторых мышцах даже более 10 см. Толщина мышечных клеток около 0,1-0,2 мм. Как и любая клетка, миоцит содержит такие обязательные органоиды, как ядра, митохондрии, рибосомы, цитоплазматическую сеть и клеточную оболочку. Особенностью миоцитов, отличающих их от других клеток, является наличие сократительных элементов - миофибрилл. Ядра окружены оболочкой - нуклеолеммой и состоят в основном из нуклеопротеидов. В ядре содержится генетическая информация для синтеза белков. Рибосомы - внутриклеточные образования, являющиеся по химическому составу нуклеопротеидами. На рибосомах происходит синтез белков. Митохондрии - микроскопические пузырьки размером до 2-3 мкм, окруженные двойной мембраной. В митохондриях протекает окисление углеводов, жиров и аминокислот до углекислого газа и воды с использованием молекулярного кислорода. За счет энергии, выделяющейся при окислении, в митохондриях осуществляется синтез АТФ. В тренированных мышцах митохондрии многочисленны и располагаются вдоль миофибрилл. Лизосомы - микроскопические пузырьки, содержащие гидролитические ферменты, расщепляющие белки, нуклеиновые кислоты и некоторые полисахариды. Цитоплазматическая сеть состоит из трубочек, канальцев и пузырьков, образованных мембранами и соединенных друг с другом. Саркоплазматическая сеть с помощью особых трубочек, называемых Т-системой, связана с оболочкой мышечной клетки - сарколеммой.
Особо следует выделить в саркоплазматической сети пузырьки, называемые цистернами и содержащие в большой концентрации ионы кальция. В цистернах содержание ионов Са2 примерно в тысячу раз выше, чем в цитозоле. Такой высокий градиент концентрации ионов кальция возникает вследствие функционирования фермента - кальциевой аденозинтри-фосфатазы, встроенного в стенку цистерны. Этот фермент катализирует гидролиз АТФ и за счет выделяющейся при этом энергии обеспечивает перенос ионов кальция вовнутрь цистерн. Такой Механизм транспорта ионов кальция образно называется кальциевым насосом, или кальциевой помпой. Цитоплазма занимает внутреннее пространство миоцитов и представляет собой коллоидный раствор, содержащий белки, гликоген, жировые капли и другие включения. На долю белков саркоплазмы приходится 25-30% от всех белков мышц. Среди саркоплазматических белков имеются активные ферменты. К ним в первую очередь следует отнести ферменты гликолиза, расщепляющие гликоген или глюкозу до пировиноградной или молочной кислоты. Еще один важный фермент саркоплазмы - креатинкиназа, участвующий в энергообеспечении мышечной работы. Особого внимания заслуживает белок саркоплазмы миоглобин, который по строению идентичен одной из субъединиц белка крови — гемоглобина. Состоит миоглобин из одного полипептида и одного гема. Молекулярная масса миоглобина - 17 кДа. Функция миоглобина заключается в связывании молекулярного кислорода. Благодаря этому белку в мышечной ткани создается определенный запас кислорода. В последние годы установлена еще одна функция миоглобина - это перенос 02 от сарколеммы к мышечным митохондриям. Кроме белков в саркоплазме имеются небелковые азотсодержащие вещества. Их называют, в отличие от белков, экстрактивными веществами, так как они легко экстрагируются водой. Среди них - адениловые нуклеотиды АТФ, АДФ, АМФ и другие нуклеотиды, причем преобладает АТФ. Концентрация АТФ в покое примерно 4-5 ммоль/кг. К экстрактивным веществам также относятся креатинфосфат, его предшественник - креатин -и продукт необратимого распада креатинфосфата - креатинин. В покое концентрация креатинфосфата обычно 15-25 ммоль/кг. Из аминокислот в большом количестве имеются глутаминовая кислота и глутамин. Основной углевод мышечной ткани - гликоген. Концентрация гликогена колеблется в пределах 0,2-3%. Свободная глюкоза в саркоплазме содержится в очень малой концентрации - имеются лишь ее следы. В процессе мышечной работы в саркоплазме происходит накопление продуктов углеводного обмена - лактата и пирувата. Протоплазматический жир связан с белками и имеется в концентрации 1%. Запасной жир накапливается в мышцах, тренируемых на выносливость. Каждое мышечное волокно окружено клеточной оболочкой -сарколеммой. Сарколемма представляет собою лилопротеидную мембрану толщиной около 10 нм. Снаружи сарколемма окружена сетью из переплетенных нитей белка коллагена. При мышечном сокращении в коллагеновой оболочке возникают упругие силы, за счет которых при расслаблении мышечное волокно растягивается и возвращается в исходное состояние. К сарколемме подходят окончания двигательных нервов.
Место контакта нервного окончания с сарколеммой называется нервно-мышечный синапс, или концевая нервная пластинка. Сократительные элементы - миофибриллы - занимают большую часть объема мышечных клеток, их диаметр около 1 мкм. В нетренированных мышцах миофибриллы расположены рассеянно, а в тренированных они сгруппированы в пучки, называемые полями Конгейма. Микроскопическое изучение строения миофибрилл показало, что они состоят из чередующихся светлых и темных участков, или дисков. В мышечных клетках миофибриллы располагаются таким образом, что светлые и темные участки рядом расположенных миофибрилл совпадают, что создает видимую под микроскопом поперечную исчертанность всего мышечного волокна. Использование электронного микроскопа с очень большим увеличением позволило расшифровать строение миофибрилл и установить причины наличия у них светлых и темных участков. Было обнаружено, что миофибриллы являются сложными структурами, построенными, в свою очередь, из большого числа мышечных нитей двух типов - толстых и тонких. Толстые нити имеют Диаметр 15 нм, тонкие - 7 нм. Состоят же миофибриллы из чередующихся пучков параллельно Расположенных толстых и тонких нитей, которые концами заходят дРУг в друга. На рис. представлена схема строения миофибриллы. Схема строения миофибриллы Участок миофибриллы, состоящий из толстых нитей и находящихся между ними концов тонких нитей, обладает двойным лучепреломлением. При микроскопии этот участок задерживает видимый свет или поток электронов и поэтому кажется темным. Такие участки получили название анизотропные, или темные, диски. Светлые участки миофибрилл состоят из центральных частей тонких нитей. Они сравнительно легко пропускают лучи света или поток электронов, так как не обладают двойным лучепреломлением и называются изотропными, или светлыми, дисками. В середине пучка тонких нитей поперечно располагается тонкая пластинка из белка, которая фиксирует положение мышечных нитей в пространстве. Эта пластинка хорошо видна под микроскопом в виде линии, идущей поперек I-диска, и названа Z-пластинкой, или Z-линией. Участок миофибриллы между соседними Z-линиями получил название саркомер. Его длина 2,5-3 мкм. Каждая миофибрилла состоит из нескольких сотен саркомеров. Изучение химического состава миофибрилл показало, что толстые и тонкие нити состоят только из белков. Толстые нити состоят из белка миозина. Миозин - белок с молекулярной массой около 500 кДа, содержащий две очень длинные полипептидные цепи. Эти цепи образуют двойную спираль, но на одном конце эти нити расходятся и формируют шаровидное образование -глобулярную головку. Поэтому в молекуле миозина различают две части - глобулярную головку и хвост. Схема строения молекулы миозина В состав толстой нити входит около 300 миозиновых молекул, а на поперечном срезе толстой нити обнаруживается 18 молекул миозина. 1у1иозиновые молекулы в толстых нитях переплетаются своими хвостами, а их головки выступают из толстой нити по правильной спирали. Схема строения толстой нити В головках миозина имеются два важных участка. Один из них катализирует гидролитическое расщепление АТФ, т.
Председатель общества поддержки науки и образования (1946—63, с 1963 — президент). Основные работы по термодинамике мышечной деятельности и механизму мышечного сокращения. Усовершенствовал термоэлектрический способ измерения температуры в мышцах и создал ряд точных приборов для изучения теплообразования в нервах и мышцах. Ввёл понятие «кислородный долг» и «устойчивое состояние» для характеристики связи между потреблением кислорода и устранением продуктов распада в мышцах. Нобелевская премия (1922, совместно с О. Мейергофом ). Соч.: Adventures in biophysics, Phil. — L., 1931; Muscular activity, Bait., 1926; в рус. пер. — Работа мышц, М. — Л., 1929; Эпизоды из области биофизики, М. — Л., 1935; Механика мышечного сокращения. Старые и новые опыты, М., 1972. А. С. Батуев. Хилл Джо Хилл (Hill) Джо, Хилстром Джозеф (псевдоним; настоящие имя и фамилия — Йоэль Эмануэль Хеглунд, Hegglund) (7.10.1879, Евле, Швеция, — 19.11.1915, Солт-Лейк-Сити, штат Юта, США), американский пролетарский поэт-песенник. В 1902 эмигрировал в США
1. Эмоция любви как биохимический процесс
2. Роль схемы в процессе реализации государственного стандарта (философия)
3. Научные тексты как эмпирический материал изучения строения знаний и процессов мысли
4. Свойства и роль в биохимических процессах аминокислот, входящих в состав белковых молекул
5. Лица участвующие в деле по гражданскому процессу
9. Особенности возбуждения уголовного дела, как стадии уголовного процесса (Контрольная)
10. Воспитание как процесс целенаправленного формирования и развития личности
11. Игра как фактор развития познавательных процессов младших школьников
12. Внутригрупповое взаимодействие, как социальный процесс
14. Философские категории как отражение действительности в процессе познания
15. Государственное регулирование экономики как многосторонний экономический процесс
16. Такты истории, как основные элементы структуры исторических процессов
17. СМИ как субъект политического процесса и инструмент политических технологий
18. Стратегическое управление как совокупность взаимосвязанных процессов
19. Принципы воспитания, как основные теоретические положения процесса воспитания, и их характеристика.
21. Схема: «Как не платить налог на доходы в случае выплаты дивидендов?»
25. Воспитание младшего школьника как часть педагогического процесса
26. Деятельность как целесообразный адаптивный процесс
27. Возбуждение уголовного дела как стадия уголовного процесса
28. К проблеме тренировочных заданий как элемента структуры тренировочного процесса в спорте
29. Диаспора как субъект социально-экономических процессов
30. Социальная философия как методология познания общественных процессов
31. Центральный банк РФ как субъект бюджетного процесса
32. Резервные требования как инструмент регулирования экономических процессов
33. Исполнительное производство как завершающая стадия гражданского процесса
34. Характеристики процесса бурения как объекта автоматизированного управления
35. Глобализация как мировой процесс и ее последствия
36. Антиинфляционная политика как многофакторный процесс
41. Пептидные антибиотики животных как биохимические факторы противоинфекционной защиты
42. Биохимические сдвиги в организме при мышечной работе
43. Детализация документированных описаний процессов: как совместить управляемость и гибкость
44. Аудио- видеозаписи как средства доказывания в гражданском процессе
45. Заключение эксперта как доказательство в гражданском процессе
46. Лица, участвующие в деле и иные участники процесса
47. Орган дознания как субъект уголовного процесса
48. Представление доказательств участниками процесса как элемент доказывания
49. Возбуждение дела как стадия хозяйственного процесса
50. Метод программирования и схем ветвей в процессах решения задач дискретной оптимизации
51. История расчленения Украины как исторический процесс
52. Схема процесса автоматизированного проектирования РЭС. Структура и классификация проектных задач
57. Воспитание как целенаправленный процесс интеграции человеческих ценностей
58. Личностно-ориентированный подход как важное условие эффективности процесса обучения
59. Образование как педагогический процесс
61. Проектирование педагогического процесса как технология
62. Самоанализ деятельности учителя как основа управления процессом обучения математике
63. Уровень рецидива как показатель эффективности процесса воспитания осужденных
64. Французская технология педагогических мастерских как процесс сотворчества Мастера и учащихся
67. Воспитание как процесс развития личности
68. Групповые динамические процессы семьи как малой группы
74. Социология как наука о явлениях и процессах в обществе
75. Адаптация как процесс и результат приспособления индивида к среде
76. Развитие общества, как цивилизационный процесс
77. Финансы как часть производственного процесса
79. Инфляция как многофакторный процесс
80. How "DNA" testing works Анализ "ДНК" как проверяющие работы)
81. Гормональная регуляция обмена углеводов при мышечной деятельности
82. Биохимический контроль в спорте
83. Биологическая роль гидролиза в процессах жизнедеятельности организма
85. Альбом схем по основам теории радиоэлектронной борьбы
91. Влияние вулканизма и поствулканических процессов на окружающую среду
92. Методы и модели демографических процессов
93. Устройство, оптическая схема, неполная разборка и сборка теодолита 2Т2П, ЗТ2КП
94. Схема системы налогообложения
96. Государственный бюджет, как экономическая категория и основной финансовый план Украины
97. Защитная функция адвокатуры как правовая традиция