Меню

Химический состав клеток мышц

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ МЫШЕЧНОЙ ТКАНИ

Государственное бюджетное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

«Новосибирский государственный медицинский университет»

Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации

(ГБОУ ВПО НГМУ Минздравсоцразвития России)

ПЕДИАТРИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

Кафедра медицинской химии

В.И.Шарапов, Н.В.Шинкарёва

БИОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ МЕТАБОЛИЗМА В МЫШЕЧНОЙ, НЕРВНОЙ И СОЕДИНИТЕЛЬНОЙ ТКАНЯХ

Учебное пособие

Для студентов 2-го курса лечебного, педиатрического, стоматологического и медико-профилактического факультетов

Шарапов В.И., Шинкарева Н.В.

Биохимические особенности метаболизма в мышечной,

нервной и соединительной тканях. – Изд. испр. доп.- Новосибирск, НГМУ.- 2012.- 45с.

В настоящем учебно-методическом пособии рассмотрены основные функции, особенности строения, представлен химический состав мышечной, нервной и соединительной ткани в соответствии с программой по биологической химии. Рассмотрены особенности обмена веществ и представлены биохимические показатели, отражающие функциональное состояние данных тканей.

Учебно-методическое пособие может быть использовано для подготовки к практическим занятиям, коллоквиумам и экзамену. Пособие предназначено для студентов 2-3 курса всех факультетов очной формы обучения.

Тестовые задания предназначены для контроля уровня знаний студентов по теме «Биохимические особенности метаболизма в тканях»

О.Р. Грек, д.м.н., профессор, заведующий кафедрой фармакологии НГМУ,

А.А. Зубахин, д.м.н., профессор кафедры патологической физиологии и клинической патофизиологии НГМУ

Переработанное пособие утверждено на заседании кафедры медицинской химии

(протокол № 8 от 14.11.2011г.)

Утверждено и рекомендовано к печати ЦМК по физиологии

(протокол № 2 от 18 января 2012г.)

© Шарапов В.И., Шинкарева Н.В.

медицинский университет, 2012 г.

С О Д Е Р Ж А Н И Е

РАЗДЕЛ I – « Биохимия мышечной ткани»

3. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ МЫШЕЧНОЙ ТКАНИ……………………………………..4

4. ОСОБЕННОСТИ ОБМЕНА ВЕЩЕСТВ В МЫШЕЧНОЙ ТКАНИ…………. 5

6. МЕХАНИЗМЫ МЫШЕЧНОГО СОКРАЩЕНИЯ……………………………. 10

7.БИОХИМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ КРОВИ И МОЧИ, ОТРАЖАЮЩИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ МЫШЕЧНОЙ ТКАНИ……………………………..13

8. ОСНОВНЫЕ НАРУШЕНИЯ ОБМЕНА ВЕЩЕСТВ РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ МЫШЕЧНОЙ ТКАНИ…………………………………………………………………………15

РАЗДЕЛ – II «Биохимия нервной ткани»

2.ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ НЕРВНОЙ ТКАНИ………………………………. 17

3.ОБМЕН ВЕЩЕСТВ И ЭНЕРГИИ В НЕРВНОЙ ТКАНИ………………. 20

5.СПИНОМОЗГОВАЯ ЖИДКОСТЬ – КАК ДИАГНОСТИЧЕСКИЙ ПОКАЗАТЕЛЬ СОСТОЯНИЯ НЕРВНОЙ ТКАНИ………………………. 27

РАЗДЕЛ – III «Биохимия соединительной ткани»

1.ОСОБЕННОСТИ ХИМИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ СОЕДИНИТЕЛЬНОЙ ТКАНИ…………………………………………………………………………………………..29

2.ФУНКЦИИ СОЕДИНИТЕЛЬНОЙ ТКАНИ…………………………………………….29

3.СОСТАВ И СТРОЕНИЕ СОЕДИНИТЕЛЬНОЙ ТКАНИ……………………………. 29

РАЗДЕЛ – IV – Тестовые задания и ситуационные задачи……………………………..42

РАЗДЕЛ – 1

Биохимия мышечной ткани

Мышечная ткань занимает первое место по объему среди других тканей человека. На ее долю при рождении приходится чуть меньше 25%, у людей среднего возраста — более 40%, а у пожилых — чуть меньше 30% общей массы тела.

ФУНКЦИИ МЫШЦ

1.передвижение тела в пространстве;

2.перемещение частей тела относительно друг друга;

4.обеспечивают работу сердечно-сосудистой, дыхательной, мочеполовой, желудочно-кишечной системы;

6.механическая защита внутренних органов;

7.депо аминокислот, т.к. содержат много белков.

8.депо воды и солей.

МЫШЕЧНОЕ ВОЛОКНО

Классификация мышечных волокон

Мышечные волокна делят на 3 вида: скелетные, гладкие и миокард.

I. Скелетные волокна

1). Фазные (они генерируют потенциал действия);

б). Медленные (красные);

2). Тонические (не генерируют полноценный потенциал действия).

II. Гладкие волокна

1. Тонические. Не способны развивать быстрые сокращения.

2. Фазно-тонические. Способны развивать быстрые сокращения.

III. Миокард

Двигательная единица – это совокупность образований – нейрон и все мышечные волокна (обычно 10-1000), которые этот нейрон через свои аксоны иннервирует.

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ МЫШЕЧНОЙ ТКАНИ

Мышечные белки

1. Сократительные (миофибриллярные) белки.Основными сократительными белками являются миозин (55% от общей массы белка)и актин (25% от общей массы белка). Также в мышцах содержатся тропомиозин и тропонины Т, I и С. Тропомиозин имеется во всех мышцах, а тропонины есть только в поперечнополосатых мышцах. В гораздо меньшем количестве в мышечных волокнах присутствуют белки α- и β-актинин, десмин, коннектин (титин) и виментин. Упаковка сократительных бел­ков в мышце сравнима с упаковкой атомов и молекул в составе кристалла.

2. Саркоплазматические белки. В саркоплазме мышц содержатся глобулины X, миогены, миоглобин, нуклеопротеиды и ферменты. В миокарде содержится много АСТ, АЛТ, ЛДГ1,2, КФК МВ. В скелетной мышце содержится много ЛДГ3,4, КФК ММ.

3. Белки стромы. Белки стромы мышечной ткани представлены в основном коллагеном и эластином.

Источник

Особенности химического состава мышечной ткани. Строение сократительных элементов (миозин, актин) и регуляторных белков (тропонин, тропомиозии).

Мышечная ткань характеризуется сложным химическим составом. В нее входит значительное количество лабильных веществ, содержание и свойства которых могут изменяться в зависимости от многих факторов как при жизни животного (предубойное содержание), так и сразу после убоя. Поэтому химический состав ткани изучают при строго определенных условиях, к которым относится быстрое извлечение ткани после убоя животного, охлаждение, быстрое измельчение при охлаждении, обработка при низких температурах и т. д.

Читайте также:  Йога упражнения для мышц лица

При исследовании химического состава мышечную ткань освобождают по возможности от других тканей (соединительной, жировой и др.) и измельчают (гомогенизируют). После этого выделяют и разделяют химические компоненты, входящие в состав ткани. Такое разделение чаще всего основывается на избирательной растворимости отдельных химических веществ мышечной ткани в различных растворителях: воде, водно-солевых растворах при различном значении рН, органических растворителях и т. д. Для извлечения липидов измельченную ткань перед экстракцией предварительно высушивают.

Содержание основных групп химических веществ в мышечной ткани млекопитающих характеризуется следующими данными (в %)•

Содержание воды в мышцах колеблется в зависимости от возраста животного: чем оно моложе, тем больше влаги в мышцах. Неодинаково содержание воды в различных группах мышц и уменьшается оно по мере увеличения содержания жира. Вода, входящая в состав мышечной ткани, неоднородна по физико-химическим свойствам и роль ее неодинакова.

Различают две формы воды — свободную и связанную. Свободная жидкая вода имеет квазикристаллическую, тетраэдрическую координированную структуру. Она ограничена степенями свободы за счет образования водородных связей между отдельными молекулами. Этим объясняется высокая диэлектрическая постоянная воды. С помощью тяжелой воды (D20) и применения метода ядерно-парамагнитного резонанса установлено, что свободная вода мышечной ткани также имеет явно выраженную подобную координированную, тетраэдрическую структуру. Другая часть воды находится в связанном состоянии — ионная и гидратная вода, активно удерживаемая главным образом белковыми веществами и некоторыми другими химическими компонентами клеток (например, углеводами, липидами). Такое состояние объясняется наличием химической или физико-химической связи между водой и веществом. Около 70% воды ткани ассоциируется с белками миофибрилл.

Гидратация белковых молекул обусловлена полярными свойствами молекул воды (дипольным строением) и наличием функциональных групп (аминных, карбоксильных, гидроксильных, пептидных и др.) в молекуле белков. При этом диполи воды образуют гидратные слои вокруг активных групп и белковой молекулы в целом. При гидратации часть воды, связываясь с гидрофильными группами белка, располагается вокруг белковых молекул в виде мономолекулярных слоев. Первые слои удерживаются довольно прочно, а последующие — значительно «слабее, располагаясь в виде рыхлого диффузного облака. Окружая функциональные группы соседних белковых цепей, связанная вода существенно влияет на стабилизацию их пространственной конфигурации, и, следовательно, определяет их функциональную деятельность.

На некоторых участках молекул белков могут образоваться водные мостики.

Связанная вода удерживается белком довольно прочно. Она характеризуется рядом специфических свойств: более низкая точка замерзания, меньший объем, отсутствие способности растворять вещества, инертные в химическом отношении (находящиеся в небольших концентрациях) — сахара, глицерин, некоторые соли. Связанная вода составляет 6—15% от массы ткани.

За слоем гидратной воды расположены слои относительно слабо удерживаемых молекул воды, представляющей собой раствор различных веществ, — это свободная вода. В ткани ее содержится от 50 до 70%. Удерживается ‘. она большей частью за счет осмотического давления и адсорбции структурами клеток — сеткой белковых мембран и белковых волокон, а также в результате заполнения макро – и микрокапиллярных внутриклеточных и межклеточных пространств ткани. Поэтому такую воду рассматривают как иммобилизованную воду, которая в значительном количестве сравнительно легко может быть удалена из ткани путем отпрессовывания или центрифугирования (в суперцентрифуге).

После высушивания мышечной ткани сухой остаток составляет около 30%, в том числе органические вещества 23—28%; 1 —1,5% приходится на долю неорганических солей.

Главным компонентом органических веществ ткани являются белки. На их долю приходится около 80% сухого остатка, или 18—22% массы ткани. Из других постоянных органических компонентов ткани особое место занимают многочисленные экстрактивные вещества (азотистые и безазотистые), выполняющие важную роль в биохимических превращениях мышц. Некоторые из них являются промежуточными или конечными продуктами обмена. В состав сухого остатка входят также жиры н другие липиды. В мышечной ткани содержатся различные витамины.

За счет чередования изотронных и анизотропных сегментов каждая миофибрилла имеет поперечную исчерченность. Упорядоченное же расположение миофибрилл в волокне придает такую же исчерченность волокон в целом.

Нити актина прикреплены к полоске Х, пересекая ее в обоих направлениях; они занимают не только область И-диска, но и заходят в промежутки между нитями миозина в области А-диска. В этих участках нити актина и миозина связаны между собой поперечными мостиками, отходящими от

миозина. Эти мостики наряду с другими веществами содержат ферментАТФ-азу. Область А-дисков, не содержащая нитей актина, обозначается как зона Н. На поперечном разрезе миофибриллы в области краев А-дисков видно, что каждое миозиновое волокно окружено шестью актиновыми ни-

Читайте также:  Упражнения для зубчатых мышц в домашних условиях

У амфибий триады располагаются на уровне Х-полосок, у млекопитающих на границе А-дисков. Элементы саркоплазматического ретикулума участвуют в распространении возбуждения внутрь мышечных волокон, а также в процессах-сокращения и расслабления мышц.

В 1 г поперечнополосатой мышечной ткани содержится около 100 мг сократительных белков, главным образом миозина и актина, образуюших актомиозиновый комплекс. Эти белки нерастворимы в воде, но могут быть экстрагированы растворами солей. К другим сократительным белкам отно- сятся тропомиозин и комплекс тропонина (субъединицы Т, 1, С), содержашиеся в тонких нитях.

В мышце содержатся также миоглобин, гликолитические ферменты и другие растворимые белки, не выполняющие сократительной функци

3. Белковый состав скелетной мышцы

Белок масса, дальтон, белка, %

клеток находятся в большом количестве пузырьки, содержащие Са++, которые, вероятно, соответствуют саркоплазматическому ретикулуму поперечнополосатых мыщц.

В стенках большинства полых органов клетки гладких мышц соединены особыми межклеточными контактами (десмосомами) и образуют плотные пучки, сцементированные гликопротеиновым межклеточным веществом, коллагеновыми и эластичными волокнами.

Клетки, образующие синцитий, называют унитарными; возбуждение может беспрепятственно распространяться с одной такой клетки на другую, хотя нервные двигательные окончания вегетативной нервноЙ системы расло-

ложены лишь на отдельных из них. В мышечных слоях некоторых крупных сосудов, в мышцах, поднимающих волосы, в ресничной мышце глаза находятся мультиунитарные клетки, снабженные отдельными нервными волокнами и функционирующие независимо одна от другой.

Источник

Химический состав клеток мышц

МЫШЕЧНАЯ ТКАНЬ ЖИВОТНЫХ

Химический состав мышечной ткани

Химический состав мышечной ткани сложен и включает воду, органические и неорганические вещества. Главным компонентом органических веществ в мышце являются белки.
Распределение белков в структурных элементах мышцы показано в виде схемы (рис. 5.4).

Рис. 5.4. Состав белков мышечной ткани

Белковые вещества составляют 60-80 % сухого остатка мышечной ткани. Из них построены структурные компоненты клеток и межклеточного вещества. Белки мышечной ткани влияют не только на пищевую и биологическую ценность мяса, но и предопределяют состояние физико-химических, структурно-механических и технологических показателей сырья (липкость, вязкость, водосвязывающая способность, pH и т.п.) и готовой продукции (сочность, нежность, выход). Они различны по аминокислотному составу, строению, биологическим функциям, физико-химическим показателям, в том числе растворимости. Растворимые белки входят, в основном, в состав плазмы, солерастворимые образуют миофибриллы. Нерастворимые в водно-солевых растворах фракции условно называют белками стромы, в состав которых входят белки сарколеммы, ядер и внутриклеточные соединительнотканные белки.

Белки саркоплазмы. Миоген, глобулин X, миоальбумин, миоглобин — составляет около 40 % мышечных белков. Все они, за исключением миоглобина, являются сложными смесями белковых веществ, близких по физико-химическим и биологическим свойствам. Белки саркоплазмы относятся к глобулярным белкам, они водорастворимы, в основном полноценны и хорошо усваиваются (табл. 5.2).

Таблица 52. Основные показатели белков саркоплазмы

Молекуляр­ная масса

pH изоэлекгри- ческой точки

Температура коагуляции, °С

Содержание белка (в % к общему количеству белков)

Миоген, миоалъбумин и глобулин X относятся к простым белкам. В состав фракции миогенов входят многие ферменты мышечной ткани, функции которых связаны с превращениями углеводов и других веществ.

Миоглобин — один из наиболее важных белков, так как обусловливает красную окраску мышечной ткани.

Миоглобин участвует в передаче кислорода, поставляемого кровью, клеткам мышечной ткани. Он легко соединяется с газами, образуя производные, имеющие различную окраску. Вопросы формирования окраски мяса изложены далее.

Белки миофибрилл — актин, миозин, актомиозин, тропомиозин, тропо-нин и др. играют главную роль в двигательной функции организма и потому называются сократительными. Это преимущественно фибриллярные белки.

Таблица 53. Основные показатели белков миофибрилл

Содержание белка (в % к общему количеству белков)

Устойчив при нагреве до 100 С С

Миозин составляет основную часть белковых веществ мышечного волокна и является наиболее важным функциональным белком мышечной ткани. Миозин — полноценный белок, хорошо усваивается.

Молекула миозина представляет собой длинную фибриллярную нить с глобулярной головкой и построена из двух больших и двух малых поли-пептидных цепей (рис. 5.5). Большие полипептидные цепи, свернутые в а — спираль, закручены относительно одна другой и образуют двойную спираль. На конце молекулы миозина две более короткие полипептидные цепочки присоединены к спирали и как бы продолжают ее. Они не связываются в

общую спираль, а находятся в свободном состоянии, образуя шарообразное утолщение — головку.

Большое количество полярных групп, а также фибриллярная форма молекулы обусловливают высокую гидратацию миозина и его способность связывать большое количество воды, а также ионы калия, кальция и магния.

Особенностью миозина является его способность расщеплять АТФ на АДФ и Н3РО4, т.е. он наделен ферментативной активностью, которую называют АТФ-аз-ной активностью. АТФ-азная активность этого белка проявляется только при определенной концентрации ионов кальция.

Читайте также:  С глаза выходит мышца

Молекулы миозина легко соединяются между собой и с другими белками, в частности с актином они образуют соединение актомиозин.

Актин может существовать в двух формах: глобулярной — Г-актин и фибриллярной — Ф-актин. В растворах с низкой ионной силой актин существует в виде шаровидного Г-актина с молекулярной массой 47000. При повышении ионной силы Г-актин полимеризуется в Ф-актин. Полимеризация ускоряется в присутствии аденозинфосфата (АТФ), ионов Mg2+.

Ф-актин состоит из двух Г-активных цепей, образующих двойную спираль (рис. 5.6), в каждой спирали по 200-300 глобул-бусинок.
По аминокислотному составу актин относится
к полноценным белкам.

Актомиозин; Это сложный комплекс, состоящий из двух белков — актина и миозина. При его образовании молекулы миозина прикрепляются своими головками к бусинкам актина через SH-группы миозина и ОН-группы актина. Поскольку цепь Ф-актина содержит много молекул Г-актина, каждая нить Ф-актина может связывать большое количество миозина.

Отличительные особенности молекул миозина: высокая водосвязующая способность; ферментативная (АТФ-азная) активность; ассоциация друг с другом; взаимодействие с актином и другими белками; способность связывать ионы Са, КMg:

Соотношение актина и миозина в комплексе может быть различным, по­этому молекулярная масса актомиозина колеблется в широких пределах. Формирование комплекса сопровождается увеличением вязкости раствора, которая зависит от соотношения актина и миозина: чем больше содержится актина, тем выше вязкость.

Диссоциация актомиозина на актин и миозин происходит под действи­ем АТФ, а также при высокой концентрации солей.

Тропомиозин содержится в тонких нитях миофибрилл. Он растворим в воде, но из мышечной ткани не извлекается. Его характерной особенностью является устойчивость к денатурации.

Тропомиозин состоит из двух полипептидных цепей, которые образуют двойную спираль. Тропомиозин может образовывать комплексы с Ф-акти- ном и участвует в сокращении мышц. Тропомиозин относится к неполно­ценным белкам из-за отсутствия триптофана.

Кроме актина, миозина, актомиозина и тропомиозина в миофибриллах присутствуют также в небольших количествах тропонин, альфа- и бета-ак- тинин, М- и С-протеин, десмин.

Белки стромы Представлены в основном соединительно-тканными бел­ками — коллагеном, эластином, ретикулином, а также гликопротеидами — муцинами и мукоидами. Эти белки извлекаются щелочными растворами. Структуры и свойства белков будут рассмотрены ниже.

Вода, входящая в состав мышечной ткани является не только раствори­телем реагирующих веществ, но и сама участвует во многих реакциях обме­на. В тканях вода находится как в прочносвязанной форме — главным обра­зом с белками, так и в слабо связанном состоянии (6-15 % от массы ткани).

Липиды мышечной ткани входят в структурные элементы мышечного волокна. Они содержатся в саркоплазме мышечного волокна и в межклеточ­ном пространстве, между пучками мышц в прослойках соединительной тка­ни. Содержание их в мышечной ткани невелико и колеблется в зависимо­сти от вида, возраста, упитанности, пола животного и других факторов. Некоторые из них способствуют проявлению активности ряда ферментов, другие выполняют роль энергетического материала, резерва, выделяя при окислении энергию.

Углеводы представлены в мышечной ткани в основном гликогеном, важнейшим источником энергии. Распад гликогена в послеубойный период обуславливают такие биохимические изменения мяса, как посмертное око­ченение, созревание. Часть гликогена мышечного волокна связана с белка­ми, часть находится в свободном состоянии.

К азотистым экстрактивным веществам мяса относятся вещества двух групп: вещества одной группы при жизни животного выполняют специфиче­ские функции организма в процессе обмена веществ и энергии, вещества дру­гой группы представляют собой промежуточные продукты обмена веществ.

Различают азотистые и безазотмстые экстрактивные вещества. К безазо-тистым относятся углеводы и продукты их обмена (глюкоза, мальтоза, молочная, пировиноградная, янтарная и другие органические кислоты), а также витамины и органические фосфаты.

К азотистым экстрактивным веществам относятся конечные (мочевина, мочевая кислота, аммонийные соли и др.) и промежуточные (нуриновые основания, аминокислоты и др.) продукты белкового обмена.

Содержание отдельных азотистых экстрактивных веществ в мышечной ткани (в % на сырую ткань) показано в табл. 5.4.

После убоя животного азотистые экстрактивные вещества, продукты их превращения участвуют в создании специфического аромата и вкуса созревшего мяса.

Минеральный состав мышечной ткани разнообразен. Особенно много содержится калия и фосфора. Минеральные вещества находятся в растворенном состоянии, а также в связанной с белками форме. Для активной деятельности мышц в процессах сокращения и расслабления важную роль играют кальций, калий и магний.

В составе мышечной ткани имеются почти все водорастворимые витамины, кроме витамина С.

Таблица 5.4. Содержание азотистых экстрактивных вегцеств в мышечной

Источник

Adblock
detector