Электромеханикалық қабаттасу

Пән: Медицина
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 7 бет
Таңдаулыға:

Тақырыбы: Электромеханикалық қабаттасу

Пәні: Медициналық және биологиялық биофизика

Электромеханикалық қабаттасу - бұл процестердің кезектілігі. Бұлшықет талшығының плазматикалық мембранасындағы әрекет потенциалының көлденең көпір цикліне әкелуі. Қаңқалық бұлшықеттің плазматикалық мембранасы электрлік қозғыш және таралғыш әрекет потенциалын жүйке жасушаларына әсер ететіндей механизм арқылы тудыруға қабілетті. Қаңқалық бұлшықеттегі талшықтарындағы әрекет потенциалының таралу уақыты 1-2 мс құрайды және қандай да бір механикалық белсенділік пайда болғанға дейін аяқталады. Басталған механикалық белсенділік 100 мс көп уақыт жалғасуы мүмкін. Плазматикалық мембрананың электрлік белсенділігі қысқартушы ақуыздарға тікелей әсер етпейді, керісінше қысқартушы аппаратты электрлік процесс аяқталса да белсендендіруді жалғастыра беретін ${Са}^{2 +}$ иондарының цитоплазмалық концентрациясын жоғарлатады.

Бұлшықет талшығында тыныштық қалпында жуан және жіңішке филаменттер айналасында бос ${Са}^{2 +}$ иондарының цитоплазмалық концентрациясы өте төмен және он миллионнан бір бөлігін ( $\frac{моль}{л}$ ) құрайды. Бұндай төмен концентрацияда ${Са}^{2 +}$ иондары тропонин молекуласының байланыстырғыш аймғының аз ғана бөлігін алады. Сол себептен тропомиозин көлденең көпірлерді блокациялайды.

Әрекет потенциалынан кейін ${Са}^{2 +}$ иондарының концентрациясы цитоплазмада тез өседі, олар тропомиозиннің блокациялау эффектісін жоққа шығарып және бұлшықет көпірлерін инициациялап тропонинмен байланысады. ${Са}^{2 +}$ - нің цитоплазмаға түсуі бұлщықет талшығының саркоплазмалық ретикулумына байланысты.

Бұлшықеттің саркоплазматикалық ретикулумы басқа жасушалардың эндоплазматикалық ретикулумына гомологті болып келеді. Ол әрбір миофибриллдарды (сегменттермен қоршалған А-дискі және І - дискі) айнала орналасады. Әрбір сегменттің соңғы бөліктері жіңішке түтіктер арқылы бір бірімен байланысқан латеральді цистерналар түрінде кеңейеді. Латеральді цистерналарда ${Са}^{2 +}$ орналасады; плазматикалық мембрана қозғаннан кейін ол босатылады.

Келесі бір жеке жүйені бұлшықет талшығын А-дискі және І дискісінде қиып өтетін, талшықтың бетіне шығатын плазматикалық мембранамен тұтасып кеткен көлденең түтікшелер (Т-түтікшелер) құрайды. Бұлшықет талшығын қоршайтын Т-түтікшелерінің жолағы жасушадан тыс сұйықтықпен толтырылған. Оның мембранасы плазматикалық мембрана секілді әрекет потенциалын өткізуге қабілетті. Плазматикалық мембранадан өткеннен кейін әрекет потенциалы Т-түтікшелерінің мембранасы мен талшықтарының бетімен жасуша түбіне дейін өте тез таралады. Т-түтікшелерінің аймағына жеткен соң, латеральді цистернаға іргелес, олардың мембранасындағы ақуыздарды әрекет потенциалы потенциалтәуелді белсендендіреді, яғни латеральді цистерналардың кальцийлік каналдарымен физиалық немесе химиялық қабаттасуы. Әрекет потенциалына негізделген Т-түтікшелерінің мембраналық деполяризациясы ${Са}^{2 +}$ жоғарғы концентрациясынан тұратын латеральді цистерналардың мембраналық кальцийлік каналдарының ашылуына әкеледі және ${Са}^{2 +}\$ иондары цитоплазмаға шығады. ${Са}^{2 +}$ -тің цитоплазмалық деңгейінің өсуі барлық бүлшықет талшықтарының белсенденуіне жеткілікті.

${Са}^{2 +}$ иондары тропонинмен байланысты және олардың цитоплазмасындағы концентрация бұрынғы төмен шамасына келмейінше, қысқару процесі жалғаса береді. Саркоплазмалық ретикулумның мембранасы ${Са}^{2 +}$ -АТФ фазаны құрайды - цитоплазмадан керісінше саркоплазмалық ретикулумға ${Са}^{2 +}$ -тің белсенді тасымалын жүзеге асыратын интегральді ақуыздан тұрады. ${Са}^{2 +}$ әрекет потенциалы Т-түтікшелері арқылы таралуы нәтижесінде ретикулумнан шығарылады; оның қайтуы үшін ретикулумға шығуына қарағанда одан да зор уақыт қажет. Сондықтан ${Са}^{2 +}$ жоғары концентрациясы цитоплазмада біраз уақытқа сақталады және бұлшықет талшығының қысқаруы әрекет потенциалы аяқталғаннан кейін жалғасады.

20461_html_m6e60606e (1).gif

Бұлшық еттің қозғалыс белсенділігі миоплазма құрамында Са ²⁺ және АТФ болғанда ғана жүзеге асырылады. Актин жіпшесінде миозин көпірлерінің кезектескен жиырылу және босаңсу процесстері өтеді. Егер миоплазмада АТФ жеткіліксіздігі болса, онда бұлшық еттің некрозы байқалады. Оған мысал ретінде мәйіт бұлшығының ыдыратылуы болады себебі, АТФ жоғалған кезде өлімнің алғашқы белгісі бұлшықтардың босаңсуынан байқалады, нәтижесінде көлденең көпірлер ажырайды. Бұлшық ет жиырылуы үшін АТФ гидролизі қажет, бұлшық еттің жиырылу қызметінің ПӘК-і шамамен 20%, сондықтан жұмыс жасаушы бұлшық еттің бесінші бөлігі химиялық энергиядан механикалыққа айналады, ал 80% жылу түрінде бөлінеді. Бұлшық еттердегі энергиялық процесстер ұзық әрі, біртекті жұмыс кезінде бірдей болмайды. Қысқа уақытты бұлшық ет қысқаруы талшықтағы АТФ қорының есебінен өтеді, өз кезегінде ұзақ уақытты бұлшық ет жиырылуы үнемі АТФ толықтырылуын талап етеді, ол үшін жұмыстың атқарылуы кезінде тотығу тотықсызданудың фосфорлену процесстері өтуі тиіс. Торшалық тыныс алудың субстраттары және оттегі бұлшық етке қаннан түседі. Сондықтан ұзақ уақыт жаттығу немесе жұмыс атқарғанда ең алдымен бұлшық еттердің жақсы қанмен қамтамасыз етілуін қадағалау керек. Күшті жаттықтыру кезінде миозин көпірлерінің санын ұлғайту қажет, себебі олар біркелкі жиырылу бөліміне қатысады. Мұндай шарт әсіресе штангисттерде айқын көрінеді: ол үшін актин және миозин протофибриллалардың талшықтағы санының ұлғаю есебінен, бұлшық ет талшығы қалыңдайды, ал миоциттердің өздері дифференцияланған және бөліне алмайды. Күш түскен уақытта олардың гиперплазиясы емес, гипертрофиясы дамиды.

Актин және миозин жіпшелерінің молекулярлы механизмдерін қамтамасыз ету үшін макроэргтермен бірге кальций иондары қажет. Са ²⁺ электромеханикалық керілудің негізгі бөлшегі болып табылады (сур. 1) . Миофибриллдер айналасындағы цитозолде кальций концентрациясы (0, 4-1, 5) *10 ^-6 моль-ге жеткенде жиырылу процессі басталады. Максимальді бұлшық ет талшығының жиырылуы оның концентрациясын 5*10 ^-6 мольге жоғарылатқанда болады. Дегенмен, тыным қалпында цитозоль құрамындағы Са ²⁺ концентрациясы бұлшық ет талшығында 10 ^-7 мольден аспайды.

Қаңқа бұлшық еттерінде жиырылу пайда болу үшін миофибриллдерге кальций саркоплазмалық тордан (СТС) түсуі қажет. Мұндай жүйені мембранадан бөлектенген көпіршіктер және цистерналар деп атайды. СТС бұлшық ет талшығының шамамен 10% алады, ал миоциттің мембраналардағы көлемдік қосындысы шамамен сарколемма беткейінен 100 рет жоғары. СТС бұлшық ет талшығында кальцийлік қор болып табылады-құрамында 10 ^-2 моль кальций ионы алады. Демек, СТС мембранасында Са ²⁺ градиентінің көп мөлшері сақталған, бірақ тыным қалпында СТС мембранасы бұл ион үшін мүлдем өтімдсіз.

20461_html_50b956f0 (1).gif