Как работают мышцы

работа мускул

 Вопрос о том, как работают мышцы, интересует ученых еще с давних пор. Дело в том, что мышцы участвуют почти во всех проявлениях и сферах жизни на Земле. Работа мышц может проявляться в таких случаях как:

  • активная транспортировка молекул;
  • расхождение хромосом в период деления клеток;
  • передвижение простейших организмов;
  • мышечные сокращения у человека и высших позвоночных (наиболее выражено).

 Под микроскопом мышцы человека выглядят как сочетание светлых и темных полос (поперечно-полосатые нити). Они состоят из тонких и толстых белковых нитей, взаимодействующих друг с другом. Клетки мышц состоят из бесчисленного множества миофибрилл и окружены мембраной – особой оболочкой. Миофибриллы расположены во внутриклеточной жидкости, обеспечивающей их субстратами энергии. Внутриклеточная жидкость содержит также гликоген, аденозинтрифосфат (АТФ), гликолитические ферменты и фосфокреатин. Но не будем сильно погружаться в строение мышц, отметим лишь то, что в активно работающей мышце можно наблюдать немало митохондрий. Митохондрии в свою очередь являются некими энергетическими станциями клеток животных и растений, и содержат определенные ферменты, которые ускоряют процесс накопления энергии через синтез (образование) АТФ.

Когда мышцы сокращаются (а то есть, работают), происходит скольжение тонких и толстых нитей по отношению друг к другу. Тонкие нити состоят из актина, а толстые – из миозина. Связывание актина миозином обеспечивает это самое скольжение нитей. Ионы кальция являются физиологическим регулятором при сокращении мышц. Нервный импульс дает толчок к высвобождению ионов кальция в пространство, в котором актин и миозин взаимодействуют. Когда мышцы находятся в состоянии покоя, ионы кальция транспортируются организмом в особое хранилище и копятся там. Оттуда и происходит их высвобождение нервным импульсом, что обеспечивает сокращение и работу мышц. 

Транспортировка ионов кальция обеспечивается энергией АТФ. Количество АТФ в мышцах хватает для функционирования сократительного аппарата лишь в промежутке не более доли секунды. Так как же способны мышцы работать долгое время на протяжении всего дня? 

Объяснение здесь следующее. Энергия в мышцах скапливается в виде креатинфосфата. Это вещество обладает более высоким потенциалом переноса фосфатных групп (высокоэнергетических субстанций), нежели АТФ. Креатинфосфат восстанавливает АТФ, что обеспечивает приток энергии и мышечное сокращение. Но в процессе мышечной работы количество креатинфосфата быстро сокращается, после чего снижаются и запасы АТФ.

Дальнейшим фактором по обеспечению мышц энергией для еще более длительной физической работы является гликолиз. После того как запасы фосфокреатина (креатинфосфата) в мышцах снижаются и уменьшается энергия мышечного сокращения, происходит стимуляция гликолиза. Гликолиз является процессом расщепления углеводов при действии ферментов и с накоплением АТФ. Для чего нужно АТФ, мы уже знаем. 

Но у таких процессов существует один побочный продукт. Во время расщепления углеводов без наличия кислорода образуется молочная кислота (лактат). В итоге возникают две молекулы АТФ и столько же молекул лактата. Но, если при гликолизе используется мышечный гликоген, тогда формируются три молекулы АТФ и две - лактата. В этом случае энергия используется наиболее эффективно. 

Гликоген является главным резервным полисахаридом, запасенным в печени и мышцах. Этот важный источник энергии обладает двунаправленным механизмом. В первом случае при малом количестве гликогена в печени и мышцах, и при наличии глюкозы в крови, последняя используется для образования гликогена. Во-вторых, если организм нуждается в энергетическом источнике, чтобы осуществлять процесс гликолиза, для этого весьма успешно используется гликоген. 

Еще пару слов из биохимии. Некий цикл трикарбоновых кислот, помимо прочего, еще называется циклом Кребса. Цикл Кребса является завершающим универсальным этапом по расщеплению в организме углесодержащих соединений и играет главную роль при обмене энергии и веществ в организме. Также цикл Кребса имеет тесное отношение к процессам окислительного фосфорилирования и дыхания. Окислительное фосфорилирование происходит в клеточных митохондриях. В этом случае энергия используется частично для формирования АТФ.

В итоге, мы рассмотрели в упрощенном виде многокомпонентную и сложнейшую цепь реакций, а также изучили основные факторы получения энергии, использующейся в форме АТФ, что и служит механизмом для мышечного сокращения. Мы выяснили, что энергия может производиться разными способами. Каждый из процессов по синтезу АТФ зависит от типа мышц и времени их работы. Например, окислительное фосфорилирование проявляется намного больше в красных волокнах мышц (красного цвета благодаря содержанию и миоглобина), нежели в белых. 

Добавить комментарий


Рекомендации для Вас: