Особености на клетките на скелетните мускули
Скелетните мускули са съставени от многоядрени силно удължени клетки (с дължина до няколко см), поради което се наричат мускулни влакна.
Клетката е ограничена с електричновъзбудима мембрана, наречена сарколема (гр. саркос – месо).
Мускулното влакно съдържа голям брой митохондрии, които осигуряват енергия за съкратителните процеси. В цитозола се отлагат мастни капки и гликоген, които се използват при необходимост като източник на енергия.
Друга характерна особеност е наличието на добре развит агранулиран ендоплазмен ретикулум (АЕР), наричан в тези клетки саркоплазмен ретикулум(СР) с разширения (цистерни). Негова основна функция е да изолира Са++ от цитозола. Във връзка с тази функция в мембраната на СР се съдържат йонни помпи, които пренасят активно Са++ от цитозола в празнината на цистерните. Задържането на Са++ в СР се улеснява и от свързването им със специален белтък (калсеквестрин). В резултат на това, когато мускула е в покой, концентрацията на Са++ в цитозола се поддържа на много ниско равнище. Освен това, в мембраната на СР се съдържат белтъци, които формират канали с „врата”. Когато мускулът е в покой, те са затворени и Са++ не могат да преминават през мембраната. Тези канали се отварят при възбуждане на мускулната клетка в отговор на деполяризацията на сарколемата.
Структура на миофибрилата
Специфични органели за мускулните влакна са сложно организирани комплекси от белтъци, чрез които се извършва съкращението – миофибрили. Те съдържат съкратителните белтъци актин и миозин, както и множество други белтъци, които поддържат структурата на миофибрилите и регулират съкращението.
Под микроскоп миофибрилата изглежда образувана от повтарящи се светли и тъмни участъци. Светлите се нар I-дискове (изотропни), а тъмните – А-дискове (анизотропни). I-дисковете се разполовяват от плътни напречни структури, наречени Z-дискове. Те разделят миофибрилата на еднакви повтарящи се участъци – саркомери.
Основни компоненти на саркомера са два типа нишковидни структури – микрофиламенти (МФ), които частично се припокриват: дебели, разположени в А-диска, и тънки, разположени в I-диска, които навлизат между дебелите нишки и са прикрепени в Z-диска. Дебелите нишки (15 nm) са съставени предимно от белтъка миозин, а тънките (7 nm) – от актин.
Миозиновата молекула е съставена от 2 големи и 4 малки полипептидни вериги (ППВ). Големите са спирално усукани една около друга, в края всяка е глобулирана: в молекулата има два участъка – опашка и глава. В опашката има подвижни участъци, които позволяват огъване на молекулата. Глобуларната част на всяка голяма верига е свързана с 2 малки вериги. В главата се намира каталитичен център за разграждане на АТФ (миозинова АТФаза).
В дебелите МФ миозиновите молекули са свързани чрез опашките си в две противоположно насочени снопчета. В Н-зоната се съдържат само миозинови нишки, тя е разделена от линия М, в която се свързват мономерите. В зоната на припокриване в А-диска всяка дебела нишка е обкръжена от 6 тънки.
Тънките нишки също са изградени от мономери – глобуларен актин. Актиновите молекули са свързани в полимерна структура (фибриларен актин), образувана от две спирално усукани една около друга вериги.
Двустранно на актиновата нишка се образуват вдлъбнатини, в които по цялата дължина е поместен фибриларният белтък тропомиозин. Тропомиозинът покрива участъците от актиновата нишка, които взаимодействат с миозина при съкращение. Една молекула тропомиозин обхваща 7 мономера актин и към нея е прикрепена една молекула тропонин. Тропонинът е глобуларен белтъчен комплекс от 3 ППВ – С, Т и I (Са++ свързващ, тропомиозин-свързващ и инхибиращ).
Използване на енергия при съкращението
В процесите на съкращение на напречнонабразденото мускулно влакно АТФ е необходим на три места: Nа+/К+ помпа в сарколемата, Са++-АТФаза (помпа) в АЕР (СР) и миозиновата АТФаза. Тези три АТФази катализират хидролизата на АТФ до АДФ и Ф, при което се освобождава енергия. При мускулна работа този енергиен запас се изчерпва за много бързо (за около 15-20 сек).
Ако мускулните съкращения продължват, регенерацията на АТФ се осъществява чрез окислителните процеси в митохондриите. За това обаче са необходими 60-70 сек от началото на съкращенията, тъй като е необходимо да се усили транспортът на О2.
Съществуват два бързи механизма за доставяне на енергия докато се усили дишането в митохондриите:
1) Освен АТФ, който се изчерпва в първите секунди на муск дейност, се съдържа енергиен резерв в молекулите на креатинфосфата (КФ). При неговото разграждане се фосфорилира АДФ.
2) Вторият механизъм е свързан с бързото повишаване на анаеробното разгр на въглехидратите (гликолиза), при което се синтезира АТФ, но неикономично и с натрупване на млечна киселина. Така обаче мускулите получават необходимата енергия само 20-30 сек, т.е. веднага след изчерпване на резерва.
След усилване на окислителните процеси гликолизата намалява.
Сподели с приятели: |