gorbi 67 mail ru Молекулярные механизмы мышечного сокращения

gorbi 67@mail. ru

Молекулярные механизмы мышечного сокращения

Типы мышц • Поперечно-полосатые (скелетные) мышцы • Сердечная мышца (миокард) • Гладкие мышцы

Строение поперечно-полосатой мышцы

Строение миоцита Z M I A

Ультраструктура мышечного волокна

Саркомер: Организация волокна Небулин обеспечивает линейную структуру актинового филамента Титин обеспечивает эластичность и стабилизирует миозин Актин Миозин

Важно: 3 -мерность, тонкие филаменты собраны в гексагональные структуры вокруг толстых филаментов и поперечные мостики проецируются от каждого толстого филамента в 6 направлениях к окружающим тонким филаментам. . . каждый тонкий филамент окружен 3 толстыми филаментами

Структура молекулы миозина II в составе толстого филамента Актин-связывающий сайт Миозин-АТФазный сайт Головка Хвост Молекула миозина Поперечные мостики Молекула миозина Толстый филамент

Организация дополнительных белков саркомера

Структура актинового филамента

Т-трубочки и саркоплазматический ретикулум Поверхность мышечного волокна [Ca 2+] = 10 -7 Миофибриллы Латеральные цистерны Цистерны саркоплазматического ретикулума Поперечная трубочка

Вопросы • Как взаимодействие поперечных мостиков миозина и актина приводит в сокращению мышцы? • Как потенциал действия мышечной клетки запускает процесс сокращения? • Откуда берется Ca 2+, который вызывает транслокацию тропонина и тропомиозина и способствует связыванию поперечных мостиков?

ТЕОРИЯ СКОЛЬЗЯЩИХ НИТЕЙ Определение: При сокращении мышечной клетки тонкий филамент скользит вдоль толстого филамента, что приводит к укорочению саркомера. Этот процесс, осуществляющийся в несколько этапов, получил название Теории Скользящих Нитей.

Модель скольжения нитей миофибриллы Скольжение перекрывающихся толстых и тонких филаментов друг относительно друга приводит к укорочению фибриллы без изменения длины филаментов. I-диск и H-зона при этом уменьшаются.

Роль кальция в образовании поперечных мостиков • Расслабленное состояние 1. Нет возбуждения. 2. Нет связывания поперечных мостиков, т. к. места связывания закрыты тропонин-тропомиозиновым комплексом 3. Мышечное волокно расслаблено

Роль кальция в образовании поперечных мостиков • Возбужденное состояние 1. Мышечное волокно возбуждается и высвобождается Са 2+ 2. Свободный Са 2+ связывается с тропонином, сдвигает тропонинтропомиозиновый комплекс и экспонирует места связывания поперечных мостиков 3. Связывание поперечных мостиков 4. Связывание актина и миозина с помощью поперечных мостиков запускает гребковое движение, которое сдвигает тонкий филамент внутрь во время сокращения

ТЕОРИЯ СКОЛЬЗЯЩИХ НИТЕЙ Основные этапы: 1. До начала сокращения молекула АТФ связывается с головкой миозина поперечного мостика.

2. АТФаза миозиновой головки расщепляет АТФ на АТФ + Ф, но продукты остаются связанными с головкой. Головка миозина переходит в высокоэнергетическое состояние и готова к связыванию с актином. 3. Связывание тропонинтропомиозинового комплекса с Ca 2+, который высвобождается из саркоплазматического ретикулума, сдвигает тропомиозин таким образом, что активные сайты на актиновых филаментах становятся открытыми и готовыми для прикрепления миозина. 4. Миозиновые головки связываются с активными сайтами молекулы актина.

ТЕОРИЯ СКОЛЬЗЯЩИХ НИТЕЙ 5. Связывание головки поперечного мостика (миозин) и актина вызывает изменение формы мостика со смещением ее по направлению к центру саркомера на 45° подобно тому, как весла продвигают лодку. Этот процесс называется РАБОЧИМ ХОДОМ. 6. Рабочий ход сопровождается сдвигом тонкого филамента к центру саркомера только на маленькое расстояние. 7. Наклон головки миозина позволяет высвободить АДФ и Ф.

5. 6. 7. После высвобождения АДФ происходит связывание новой молекулы АТФ. Это связывание приводит к отсоединению миозиновой головки от актина. Начинается новый рабочий цикл поперечных мостиков. Повторяющиеся циклы поперечных мостиков: связывание, наклон головки и отсоединение, составляют суть процесса укорочения и сокращения мышцы.

Цикл работы поперечных мостиков

Функциональная роль АТФ в мышечном сокращении • Гидролиз АТФ миозиновой АТФазой поставляет энергию для развития тянущего усилия поперечных мостиков • Связывание АТФ с миозином сопровождается отсоединением поперечных мостиков от актина • Активный транспорт Ca 2+ в саркоплазматический ретикулум во время расслабления происходит при расщеплении молекулы АТФазой саркоплазматического ретикулума

Основные источники и пути расходования АТФ в мышце

Структура кальциевой АТФазы (насос Р-типа)

НЕРВНО-МЫШЕЧНЫЙ СИНАПС

Взаимодействие между T трубочками и боковыми цистернами саркоплазматического ретикулума в скелетной мышце

Механизм электромеханического сопряжения в сердечной мышце (1) Гликозиды

Механизм электромеханического сопряжения в сердечной мышце (2)

Молекулярные механизмы процесса расслабления • Обратный захват Ca 2+ в саркоплазматический ретикулум • Разрушение АХ в нервно-мышечном синапсе ацетилхолинэстеразой • Остановка развития потенциала действия • В отсутствие локального ПД Ca 2+ возвращается в саркоплазматический ретикулум

Модуляция мышечного сокращения фармакологическими агентами • Блокада нервно-мышечной трансмиссии: ботулотоксин, недостаток Са 2+, избыток Mg 2+ • Стимуляция вследствие действия агонистов АХ рецепторов: никотин, карбахол, метахолин • Стимуляция вследствие действия ингибиторов АХЭ: неостигмин, физостигмин, DFP

Нервно-паралитические газы (DFP)

Модуляция мышечного сокращения фармакологическими агентами • Блокада нервно-мышечной трансмиссии: ботулотоксин, недостаток Са 2+, избыток Mg 2+ • Стимуляция вследствие действия агонистов АХ рецепторов: никотин, карбахол, метахолин • Стимуляция вследствие действия ингибиторов АХЭ: неостигмин, физостигмин, DFP • Вещества, блокирующие проведение импульса, – антагонисты АХР: яд кураре D-тубокурарин (миорелаксанты)

Миастения (Myastenia gravis)

MYASTHENIA GRAVIS Аутоиммунное заболевание, при котором болкируется нервно-мышечная передача. Причина: Ауто-антитела против АХР в мембране концевой пластинки. Аутоантитела полностью разрушают АХР. Из-за отсутствия рецепторов генерация ПД становится невозможной. Может наблюдаться у пациентов с другими аутоиммунными заболеваниями (РС, полиомиелит).

СИМПТОМЫ: • • • Слабость – основной признак миастении, особенно выраженный при длительном использовании мышц. Мышцы прогрессивно ослабевают во время работы и восстанавливаютс в период отдыха. Слабость особенно выражена в проксимальных мышцах языка, окуломоторных, фарингеальных, ларингеальных Птоз Диплопия Симптомы снижаются после отдыха или приема анти-холинэстеразных препаратов, кориткостероидов. Пациенты – преимущественно женщины после 30.