Меню

Характеристика клеток скелетной мышцы

Общая характеристика мышц. Строение мышечных клеток.

Лекция 7.

Тема: БИОХИМИЯ МЫШЦ И МЫШЕЧНОГО СОКРАЩЕНИЯ

Вопросы:

Общая характеристика мышц. Строение мышечных клеток.

Строение миофибрилл.

Механизм мышечного сокращения и расслабления.

Общая характеристика мышц. Строение мышечных клеток.

Учение о мышцах – это важнейший раздел биохимии, имеющий исключительное значение для спортивной биохимии.

Важнейшей особенностью функционирования мышц является то, что в процессе мышечного сокращения происходит непосредственное превращение химической энергии АТФ в механическую энергию сокращения мышц. Это явление не имеет аналогов в технике и присуще только живым организмам.

При изучении скелетных мышц с помощью светового микро­скопа в них обнаружили поперечную исчерченность; отсюда их название поперечно-полосатые.

В скелетной мышце выделяют сухожильную головку, которой мышца начинается на кости, мышечное брюшко, состоящее из волокон, и сухожильный хвост, которым мышца заканчивается на другой кости (рис.).

Мышечное волокно — структурная единица мышцы. Известны три типа мышечных волокон: белые быстро сокращающиеся (VT), промежуточные (FR) и медленно сокращающиеся (ST). Биохи­мически они различаются механизмами энергетического обес­печения мышечного сокращения. Их иннервируют разные мотоней­роны, чем обусловлены неодновременность включения в работу и различная скорость сокращения волокон. Разные мышцы имеют разное сочетание типов волокон.

Сухожилие

Каждая мышца состоит из нескольких тысяч мышечных воло­кон, объединяемых соединительными прослойками и такой же оболочкой. Мышца представляет собой многокомпонентный комплекс. Чтобы разобраться в строении мышцы следует изучить все уровни ее организации и структуры, входящие в ее состав.

Мышечная ткань в организме взрослого человека составляет более 40 % от массы тела. Работа мышц обеспечивает все виды движения: перемещение тела в пространстве, дыхание, кровообращение, перестальтику органов пищеварения и другие физиологические функции.

У животных и человека два основных типа мышц: поперечнополосатые и гладкие, причём поперечнополосатые мышцы делятся на два вида – скелетные и сердечные. Сердечная мышца построена из поперечно – полосатой мышечной ткани. Исходные клетки сердечной мышечной ткани — кардиомиобласты характеризуются рядом признаков: клетки уплощены, содержат крупное ядро, светлую цитоплазму, бедную рибосомами и митохондриями. Кардиомиоциты имеют вытянутую прямоугольную форму. Длина рабочих кардиомиоцитов составляет 50-120 мкм, а ширина — 15-20 мкм. Одно-два ядра располагаются в центре клетки. Периферическую часть цитоплазмы кардиомиоцитов занимают поперечноисчерченные миофибриллы, аналогичные таковым в симпластах скелетномышечного волокна. Однако каналы саркоплазматической сети и Т-системы менее отчетливо выражены. Кардиомиоциты отличаются большим количеством митохондрий, расположенных тесными рядами между миофибриллами. Снаружи миоциты покрыты сарколеммой.

Работа сердечной мышцы не подчиняется нашему сознанию.

Гладкие мышцы построены из одноядерных клеток. Гладкие мышцы характерны для внутренних органов, кровеносных сосудов. Гладкомышечные клетки лежат в виде параллельно ориентированных пучков, расстояние между ними заполнено коллагеновыми и эластическими волокнами, фибробластами, питающими магистралями. Сокращаются они медленно и несильно, но долго могут находиться в тонусе. Их называют «непроизвольными», так как сознанием они не контролируются. В гладкой мышцы отсутствуют саркомеры.

Каждая поперечно – полосатая мышца состоит из нескольких тысяч мышечных клеток (волокон), имеющих длину от 0,1 до нескольких сантиметров, а толщина от 0,01 до 0,2 мм.

Поперечнополосатые мышцы состоят из тысяч мышечных клеток – волокон. Мышечная клетка содержит полный набор органоидов, характерный для любой живой клетки, и кроме того, имеет органоиды специального назначения – миофибриллы (сократительные волоконца). Рассмотрим строение и функции органоидов, принимающих участие в мышечном сокращении.

Миоцит состоит из всех обязательных компонентов клетки. Особенностью мышечного волокна является то, что внутри эта клетка содержит большое количество сократительных элементов – миофибрилл.Как и другие клетки тела миоциты содержат ядро, причем, у клеток поперечнополосатых мышц ядер несколько, рибосомы, митохондрии, лизосомы, цитоплазматическую сеть.

Сарколемма – белково – липидная мембрана, ограничивающая мышечную клетку. Ее прочность и эластичность определяется волокнами белков коллагена и эластина, образующими на поверхности волокна густую сеть. Они относятся к белкам стромы – миостроминам. Сарколемма не только отграничивает мышечное волокно от окружающей среды, но и реализует и избирательно регулирует обмен веществ между этой средой и волокном. Мембрана имеет электрический заряд – мембранный потенциал покоя (90-100 мВ), обусловленный разностью концентрации ионов калия между внутренним и внеклеточным пространством мышечного волокна. На поверхности сарколеммы располагаются нервные двигательные окончания и кровеносные капилляры.

Особо следует выделить в саркоплазматической сети пузырьки, называемые цистернами. Они содержат большое количество ионов кальция. С помощью специального фермента кальций накачивается в цистерны. Этот механизм называется кальциевым насосом и необходим для сокращения мышцы.

Читайте также:  Как срастаются мышцы после кесарева сечения

Цитоплазматическая сеть называется в этих клетках саркоплазматической сетью(reticulum sarcoplasmaticum).Она связана с помощью особых трубочек, называемых Т-трубочками, с клеточной мембранной – сарколеммой.

Саркоплазматический ретикулум (SR) – система трубочек, мембран и пузырьков, которые соединяют все органоиды, участвует в транспорте веществ, распространении нервного возбуждения от сарколеммы внутрь мышечного волокна, депонирует ионы кальция и обеспечивает их движение при сокращении и расслаблении мышцы. На поверхности SR – ретикулума идет синтез белков, жиров и углеводов.

Цитоплазмаили саркоплазма миоцитов – белковая коллоидная система, заполняющая внутреннее пространство мышечной клетки.Саркоплазма – белковая коллоидная система, заполняющая внутреннее пространство мышечной клетки. Участвует в обмене веществ и в ней располагаются все органоиды.

Саркоплазма содержит большое количество белков. Здесь немало активных ферментов, среди которых важнейшими являются ферменты гликолиза, креатинкиназа.Немалое значение имеет белок миоглобин,сохраняющий кислород в мышцах.

Кроме белков в цитоплазме мышечных клеток содержатся фосфогены –АТФ, АДФ, АМФ, а также креатинфосфат,необходимые для нормальногоснабжения мышцы энергией.

Основной углевод мышечной ткани – гликоген. Его концентрация достигает 3%. Свободная глюкоза в саркоплазме встречается в малых концентрациях. В тренируемых на выносливость мышцах накапливается запасной жир.

Как уже указывалось, снаружи сарколемма окружена нитями белка – коллагена. Благодаря этому мышечное волокно растягивается и возвращается в исходное состояние за счет упругих сил, возникающих в коллагеновой оболочке. Поперечнополосатые мышцыбыстро и мощно сокращаются, но долго в тонусе находиться не могут. Их называют «произвольные», так как они контролируются сознанием.

Митохондрии – энергетические станции клетки, работающие в аэробных условиях. Продукт их работы – молекулы АТФ.

По химическому составу мышечная ткань на 72-80% состоит из воды, 20-28% приходится на сухой остаток, включающий 16-21% белков и 3-4% небелковых (экстрактивных) веществ.

Белки мышечной клетки делятся на:

— белки сарколеммы – липопротеиды, коллаген и эластин;

— белки саркоплазмы – альбумины и глобулины. Среди них преобладают ферменты реакций анаэробного окисления;

— белки ядер – нуклеопротеиды;

— белки митохондрий, регулирующие процессы аэробного окисления белков, жиров и углеводов;

К экстрактивным веществам относятся:

— азотсодержащие соединения – креатин, свободные аминокислоты, дипептиды: ансерин и карнозин, трипептид: глутатион, мочевина, мочевая кислота;

— фосфорные соединения – АТФ, креатинфосфат и другие макроэрги, коферменты НАД и ФАД, ДНК и РНК (рРНК, иРНК, тРНК);

— углеводы – гликоген, глюкоза и промежуточные продукты их обмена: фосфорные эфиры гексоз, триоз, пировиноградная и молочная кислоты;

— липиды – нейтральные жиры, фосфолипиды, холестерин и продукты их обмена;

Дата добавления: 2015-10-19 ; просмотров: 3377 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

Общая характеристика мышечной системы

Движение обеспечивается работой мышц, которые могут быть образованы поперечно-полосатой скелетной, гладкой и сердечной мышечной тканью. Гладкая мышечная ткань образует мускулатуру внутренних органов, сердечная – мышцу сердца. Поперечно-полосатая скелетная мышечная ткань образует скелетные мышцы и некоторые внутренние органы, например, язык, верхнюю треть стенки пищевода и др.).

Скелетные мышцы входят в аппарат движения, они являются его активной частью. Скелетная мускулатура человека по сравнению с животными претерпела глубокие изменения в связи с прямохождением, способностью к труду и членораздельной речью.

Функции скелетных мышц:

1. Обеспечивают движение тела в целом и отдельных его частей относительно друг друга.

2. Поддерживают позу.

3. Способствуют крово- и лимфообращению.

4. Обеспечивают специфические движения: дыхательные движения, жевание, глотание, мимику, артикуляцию звуков.

5. Оказывают влияние на форму и развитие костей.

6. Преобразуют химическую энергию в тепловую, являясь органами теплопродукции в организме.

Классификация скелетных мышц

Соответственно строению тела по принципу двусторонней симметрии мышцы являются парными или состоят из двух симметричных половин.

В теле человека насчитывается около 400 мышц. Они имеют разную форму, размеры, местоположение, функции. Классификация мышц возможна по разным принципам.

По форме различают мышцы: длинные (встречаются в основном на конечностях), короткие и широкие (располагаются преимущественно на туловище)

По местоположению мышцы делятся на: поверхностные и глубокие; мышцы туловища, мышцы головы, мышцы шеи; мышцы конечностей.

Особой группой скелетных мышц являются мимические мышцы. Они не имеют двойного прикрепления к костям, а обязательно одним концом прикреплены к коже. Работа мимических мышц определяет мимику лица, участвуют в жевании, речи.

Строение мышц

Каждая мышца является отдельным органом, т.е. целостным образованием, имеющим свою определенную форму, строение, функцию, развитие, местоположение в теле и состоит из разных тканей.

Читайте также:  Качаются ли мышцы груди отжиманиями

Каждая мышца состоит из пучков поперечно-полосатых мышечных волокон (т.е. мышечных клеток), идущих параллельно друг другу. Некоторое количество таких волокон объединяются рыхлой соединительной тканью в мышечные пучки первого порядка. Несколько таких пучков объединяются в мышечные пучки второго порядка, и т.д. В соединительнотканных оболочках мышечных пучков расположены кровеносные капилляры, питающие мышцу, двигательные и чувствительные нервы. В целом мышечные пучки всех порядков объединяются общей соединительнотканной оболочкой, составляя мышечное брюшко. Соединительная ткань, ограничивающая мышечные пучки, на концах мышечного брюшка образует сухожилия. Отдельные мышцы и группы мышц окружены плотными и прочными соединительнотканными оболочками, которые называются фасциями.Фасции облегчают скольжение при сокращении мышц и выполняют защитную функцию.

Каждая мышца обильно снабжена кровеносными и лимфатическими сосудами и нервами, что обеспечивает нормальный обмен веществ в мышечных клетках.

В функциональном отношении в каждой мышце есть активная часть, способная сокращаться – брюшко, и пассивная часть – сухожилия, посредством которых мышца прикрепляется к костям.

Поперечно-полосатая скелетная мышечная ткань, свойство которой – сократимость и определяет свойства мышц как органа сокращения.

Работа мышц

Основными свойствами мышечной ткани является возбудимость, проводимость и сократимость. На этих свойствах основана работа мышц.

Вследствие сокращения брюшка мышцы происходит ее укорочение и сближение двух пунктов прикрепления мышцы (подвижный пункт приближается к неподвижному). В итоге происходит движение в данной части тела.

Мышцы работают рефлекторно, т.е. сокращаются под влиянием нервных импульсов, поступающих из центральной нервной системы по аксонам двигательных нейронов к каждой мышечной клетке. Под действием нервного импульса, поступившего к мышечной клетке, в ее мембране возникает потенциал действия и высвобождаются ионы кальция. Ионы кальция запускают весь механизм сокращения мышечных клеток. На каждый отдельный нервный импульс мышца отвечает сокращением. Характер сокращения мышц зависит от частоты поступающих нервных импульсов и продолжительности их поступления.

В естественных условиях сокращенная мышца находится в состоянии тетануса (длительного сильного сокращения) при частоте нервных импульсов 40-50 в секунду. Тетанус возникает вследствие суммации отдельных мышечных сокращений. При частоте 10-20 имп/сек мышца находится в состояниитонуса, т.е. некоторого сокращения, что необходимо для поддержания позы, осуществления движений.

Источник

Строение скелетной мышечной ткани.

Профессор Суворова Г.Н.

Мышечные ткани.

Представляют собой группу тканей, которые осуществляют двигательные функции организма:

1) сократительные процессы в полых внутренних органах и сосудах

2) перемещение частей тела относительно друг друга

3) поддержание позы

4) перемещение организма в пространстве.

Мышечные ткани имеют следующие морфофункциональные характеристики:

1) Их структурные элементы имеют удлиненную форму.

2) Сократимые структуры (миофиламенты и миофибриллы) располагаются продольно.

3) Для мышечного сокращения необходимо большое количество энергии, поэтому в них:

— содержится большое число митохондрий

— имеются трофические включения

— может присутствовать железосодержащий белок миоглобин

— хорошо развиты структуры, в которых депонируются ионы Са ++

— Мышечная ткань подразделяется на две основные группы

1) гладкую (неисчерченную)

2) Поперечнополосатую (исчерченную)

Гладкая мышечная ткань: имеет мезенхимное происхождение.

Кроме того, выделяют группу миоидных клеток, к ним относятся

— Миоидные клетки, имеющие нейральное происхождение (образует мышцы радужки)

— Миоидные клетки, имеющие эпидермальное происхождение (миоэпителиальные клетки потовых, слюнных, слезных и молочных желез)

Поперечнополосатая мышечная ткань подразделяется на скелетную и сердечную. Обе эти разновидности развиваются из мезодермы, но из разных ее частей:

— скелетная – из миотомов сомитов

— сердечная – из висцерального листка спланхнотома.

Скелетная мышечная ткань

Составляет около 35-40% массы тела человека. В качестве основного компонента входит в состав скелетных мышц, кроме того, образует мышечную основу языка, входит в состав мышечной оболочки пищевода и т.д.

Развитие скелетных мышц. Источник развития – клетки миотомов сомитьов мезодермы, детерминированные в направлении миогенеза. Стадии:

— дефинитивная форма миогенеза – мышечное волокно.

Строение скелетной мышечной ткани.

Структурно-функциональной единицей скелетной мышечной ткани является мышечное волокно. Оно представляет собой вытянутое цилиндрическое образование с заостренными концами, диаметром от 10 до 100 мкм, вариабельной длины (до 10-30 см.).

Мышечное волокно является комплексным (клеточно-симпластическим) образованием, которое состоит их двух основных компонентов

Снаружи мышечное волокно покрыто базальной мембраной, которая вместе с плазмолеммой миосимпласта образует так называемую сарколемму.

Миосимпласт является основным компонентом мышечного волокна как по объему, так и по выполняемой функции. Миосимпласт является гигантской надклеточной структурой, которая образуется путем слияния огромного числа миобластов в эмбриогенезе. На периферии миосимпласта располагается от нескольких сотен до нескольких тысяч ядер. Вблизи ядер локализуются фрагменты пластинчатого комплекса, ЭПС, единичные митохондрии.

Читайте также:  Разнообразные упражнения для мышц

Центральная часть миосимпласта заполнена саркоплазмой. Саркоплазма содержит все органеллы общего значения, а также специализированные аппараты. К ним относятся:

— аппарат передачи возбуждения с сарколеммы

на сократительный аппарат.

Сократительный аппарат мышечного волокна представлен миофибриллами.

Миофибриллы имеют вид нитей (длина мышечного волокна) диаметром 1-2 мкм. Они обладают поперечной исчерченностью, обусловленной чередованием различно преломляющих поляризованный свет участков (дисков) – изотропных (светлых) и анизотропных (темных). Причем миофибриллы располагаются в мышечном волокне с такой степенью упорядоченности, что светлые и темные диски соседних миофибрилл точно совпадают. Это и обусловливает исчерченность всего волокна.

Темные и светлые диски в свою очередь состоят из толстых и тонких нитей, которые называются миофиламентами.

Посередине светлого диска, поперечно тонким миофиламентам проходит темная полоска – телофрагма, или Z-линия.

Участок миофибриллы, расположенный между двумя телофрагмами называют саркомером.

Толстые нити (миофиламенты) образованы упорядоченно упакованными молекулами фибриллярного белка миозина. Каждая толстая нить состоит из 300-400 молекул миозина.

Тонкие нити содержат сократимый белок актин и два регуляторных белка: тропонин и тропомиозин.

Механизм мышечного сокращенияописывается теорией скользящих нитей, которая была предложена Хью Хаксли.

В покое, при очень низкой концентрации ионов Са ++ в миофибрилле расслабленного волокна толстые и тонкие нити не соприкасаются. Толстые и тонкие филаменты беспрепятственно скользят относительно друг друга, в результате мышечные волокна не сопротивляются пассивному растяжению. Такое состояние свойственно мышце-разгибателю при сокращении соответствующего сгибателя.

Мышечное сокращение вызывается резким повышением концентрации ионов Са ++ и состоит из нескольких этапов:

— Ионы Са ++ связыватся с молекулой тропонина, которая смещается, открывая на тонких нитях участки связывания миозина.

— Головка миозина прикрепляется к миозин-связывающим участкам тонкой нити.

— Головка миозина изменяет конформацию и совершает гребковое движение, продвигающее тонкую нить к центру саркомера.

— Головка миозина связывается с молекулой АТФ, что приводит к отделению миозина от актина.

Саркотубулярная система – обеспечивает накопление ионов кальция и является аппаратом передачи возбуждения. Необходима для того волна деполяризации, проходящая по плазмолемме привела к эффективному сокращению миофибрилл. Она состоит из саркоплазматической сети и Т-трубочек.

Саркоплазматическая сеть представляет собой видоизмененую гладкую эндоплазматическую сеть и состоит из системы полостей и канальцев, которая в виде муфты окружает каждую миофибриллу. На границе А- и I-дисков трубочки сливаются, образуя пары плоских терминальных цистерн. Саркоплазматическая сеть выполняет функции депонирования и выделения ионов кальция.

Волна деполяризации, распространяемая по плазмолемме доходит вначале до Т-трубочек. Между стенкой Т-трубочки и терминальной цистерны имеются специализированные контакты, через которые волна деполяризации доходит до мембраны терминальных цистерн, после чего высвобождаются ионы кальция.

Опорный аппарат мышечного волокна представлен элементами цитоскелета, которые обеспечивают упорядоченное расположение миофиламентов и миофибрилл. К ним относятся :

— телофрагма (Z-линия) – область прикрепления тонких миофиламентов двух соседних саркомеров.

— Мезофрагма (М-линия) – плотная линия, расположенная в центре А-диска, к ней прикрепляются толстые филаменты.

— Кроме того, в составе мышечного волокна имеются белки, стабилизирующие его структуру, например:

— Дистрофин – одним концом прикрепляется к актиновым филаментам, а другим – к комплеку гликопротеидов, которые проникают в сарколемму.

— Титин – эластический белок, который тянется от М- к Z-линии, препятствует перерастяжению мышцы.

Кроме миосимпласта в состав мышечных волокон входят миосателлитоциты. Это мелкие клетки, которые располагаются между плазмолеммой и базальной мембраной, представляют собой камбиальные элементы скелетной мышечной ткани. Они активизируются при повреждении мышечных волокон и обеспечивают их репаративную регенерацию.

Различают три основных типа волокон:

— тип IIА ( промежуточные)

Волокна IIА типа – промежуточные, быстрые, устойчивые к утомлению, окислительно-гликолитические.

Мышца как орган – состоит из мышечных волокон, связанных воедино системой соединительной ткани, сосудов и нервов.

Каждое волокно окружено прослойкой рыхлой соединительной ткани, которая содержит кровеносные и лимфатические капилляры, обеспечивающие трофику волокна. Коллагеновые и ретикулярные волокна эндомизия вплетаются в базальную мембрану волокон.

Перимизий – окружает пучки мышечных волокон. В нем содержатся более крупные сосуды

Эпимизий – фасция. Тонкий соединительно-тканный чехол из плотной соединительной ткани, окружающий всю мышцу.

Источник

Adblock
detector