Лекція № 4. Фізіологія м'язів
- Фізичні та фізіологічні властивості скелетних, серцевої і гладких м'язів
- Механізми м'язового скорочення
За морфологічними ознаками виділяють три групи м'язів:
1) поперечно-смугасті м'язи (скелетні м'язи);
2) гладкі м'язи;
3) серцевий м'яз (або міокард).
Функції поперечно-смугастих м'язів:
1) рухова (динамічна і статична);
2) забезпечення дихання;
Функції гладких м'язів:
1) підтримання тиску в порожнистих органах;
2) регуляція тиску в кровоносних судинах;
3) спорожнення порожнистих органів і просування їх вмісту.
Функція серцевого м'яза - насосна, забезпечення руху крові по судинах.
Фізіологічні властивості скелетних м'язів:
1) збудливість (нижче, ніж в нервовому волокні, що пояснюється низькою величиною мембранного потенціалу);
2) низька провідність, близько 10-13 м / с;
3) рефрактерность (займає за часом більший відрізок, ніж у нервового волокна);
5) скоротність (здатність скорочуватися або розвивати напругу).
Розрізняють два види скорочення:
а) изотоническое скорочення (змінюється довжина, тонус не змінюється);
б) ізометричне скорочення (змінюється тонус без зміни довжини волокна). Розрізняють одиночні і титанічні скорочення. Поодинокі скорочення виникають при дії одиночного роздратування, а титанічні виникають у відповідь на серію нервових імпульсів;
6) еластичність (здатність розвивати напругу при розтягуванні).
Фізіологічні особливості гладких м'язів.
Гладкі м'язи мають ті ж фізіологічні властивості, що і скелетні м'язи, але мають і свої особливості:
1) нестабільний мембранний потенціал, який підтримує м'язи в стані постійного часткового скорочення - тонусу;
2) мимовільно автоматичну активність;
3) скорочення у відповідь на розтягнення;
4) пластичність (зменшення розтягування при збільшенні розтягування);
5) високу чутливість до хімічних речовин.
Фізіологічною особливістю серцевого м'яза є її автоматизм. Порушення виникає періодично під впливом процесів, що протікають в самому м'язі. Здатністю до автоматизму мають певні атипові м'язові ділянки міокарда, бідні миофибриллами і багаті саркоплазмою.
2. Механізми м'язового скорочення
Електрохімічний етап м'язового скорочення.
1. Генерація потенціалу дії. Передача збудження на м'язове волокно відбувається за допомогою ацетилхоліну. Взаємодія ацетилхоліну (АХ) з холинорецепторами призводить до їх активації і появі потенціалу дії, що є першим етапом м'язового скорочення.
2. Поширення потенціалу дії. Потенціал дії поширюється всередину м'язового волокна по поперечної системі трубочок, яка є сполучною ланкою між поверхневою мембраною і скорочувальним апаратом м'язового волокна.
3. Електрична стимуляція місця контакту призводить до активації ферменту і утворення інозілтріфосфата, який активує кальцієві канали мембран, що призводить до виходу іонів Ca та підвищенню їх внутрішньоклітинної концентрації.
Хемомеханіческій етап м'язового скорочення.
Теорія хемомеханіческого етапу м'язового скорочення була розроблена О. Хакслі в 1954 р і доповнена в 1963 р М. Девісом. Основні положення цієї теорії:
1) іони Ca запускають механізм м'язового скорочення;
2) за рахунок іонів Ca відбувається ковзання тонких Актинові ниток по відношенню до миозинового.
У спокої, коли іонів Ca мало, ковзання не відбувається, тому що цьому перешкоджають молекули тропоніну і негативно заряди АТФ, АТФ-ази і АДФ. Підвищена концентрація іонів Ca відбувається за рахунок надходження його з межфібріллярних простору. При цьому відбувається ряд реакцій за участю іонів Ca:
1) Ca 2+ реагує з тріпоніном;
2) Ca 2+ активує АТФ-азу;
3) Ca 2+ знімає заряди з АДФ, АТФ, АТФ-ази.
Взаємодія іонів Ca з тропонином призводить до зміни розташування останнього на актиновой нитки, відкриваються активні центри тонкої протофібрілли. За рахунок них формуються поперечні містки між актином і міозином, які переміщують актиновую нитку в проміжки між міозіновой ниткою. При переміщенні актиновой нитки щодо міозіновой відбувається скорочення м'язової тканини.
Отже, головну роль в механізмі м'язового скорочення грають білок тропонин, який закриває активні центри тонкої протофібрілли і іони Ca.