namai → Bėgimo takelis Raumenų biochemija ir raumenų susitraukimas. Raumenų susitraukimo mechanizmas Raumenų susitraukimo ir atsipalaidavimo mechanizmų biocheminis pagrindas

Raumenų biochemija ir raumenų susitraukimas. Raumenų susitraukimo mechanizmas Raumenų susitraukimo ir atsipalaidavimo mechanizmų biocheminis pagrindas

Veiksniai, skatinantys raumenų susitraukimą:

Miozino-ATP komplekso afinitetas aktinui yra labai mažas;

Miozino-ADP komplekso afinitetas aktinui yra labai didelis;

aktinas pagreitina ADP ir fosforo skilimą iš miozino, kurį lydi konformacinis persitvarkymas (miozino galvutės sukimasis).

Raumenų susitraukimo etapai:

ATP fiksavimas ant miozino galvutės;

ATP hidrolizė. Hidrolizės produktai (ADP ir P) išlieka fiksuoti, o išsiskyrusi energija kaupiasi galvoje. Raumenys yra pasirengę susitraukti;

Stipraus „aktino-miozino“ komplekso susidarymas, kuris sunaikinamas tik sorbuojant naują ATP molekulę;

Konformaciniai miozino molekulės pokyčiai, dėl kurių miozino galvutė sukasi. Reakcijos produktų (ADP ir P) išsiskyrimas iš aktyvaus miozino galvutės centro.

Baltymai – raumenų susitraukimo reguliatoriai:

1) tropomiozinas yra fibrilinis baltymas, turintis a-spiralės formą. Ploname siūlelyje yra 7 G-aktino molekulės 1 tropomiozino molekulėje. Įsikūręs griovelyje tarp 2 G-aktino spiralių. Jis yra sujungtas nuo galo iki galo, grandinė yra ištisinė. Tropomiozino molekulė dengia aktyvias aktino surišimo vietas aktino rutuliukų paviršiuje;

2) troponinas yra rutulinis baltymas, susidedantis iš 3 subvienetų: troponino „T“, troponino „C“ ir troponino „I“. Įsikūręs ant tropomiozino vienodais intervalais, kurių ilgis lygus tropomiozino molekulės ilgiui. Troponinas T (TnT) – atsakingas už troponino prisijungimą prie tropomiozino; per troponiną „T“ troponino konformaciniai pokyčiai perduodami tropomiozinui. Troponinas C (TnC) yra Ca2+ surišantis subvienetas, turi 4 kalcio surišimo vietas ir savo struktūra panaši į kalmodulino baltymą. Troponinas I (TnI) – slopinantis subvienetas – nėra tikras inhibitorius, sukuriantis tik erdvinę kliūtį, trukdančią aktino ir miozino sąveikai tuo metu, kai troponinas „C“ nėra susijęs su Ca2+.

Raumenų susitraukimo ir atsipalaidavimo reguliavimas gyvoje ląstelėje:

Raumenų susitraukimas prasideda nuo nervinio impulso. Acetilcholinui veikiant, vystosi ląstelės membranos sužadinimas ir smarkiai padidėja jos pralaidumas Ca2+;

Ca2+ patenka į raumens ląstelės citoplazmą (sarkoplazmą) iš depo – citoplazminio tinklo cisternų. Ca2+ koncentracija sarkoplazmoje akimirksniu padidėja;

Kalcis jungiasi su troponinu C. Troponino molekulėje vyksta konformaciniai pokyčiai, dėl kurių pašalinama erdvinė kliūtis troponino „I“ pavidalu, nes tropomiozino molekulė patraukiama į šoną ir aktino paviršiuje atveria miozino surišimo centrus. Tolesnis raumenų susitraukimas vyksta pagal schemą.

Mechanizmas raumeningas sumažinimai.
reglamentas sumažinimai Ir atsipalaidavimas raumenis gyvoje ląstelėje: - raumeningas sumažinimas prasideda nuo nervinio impulso.

Mechanizmas raumeningas sumažinimai. reglamentas sumažinimai Ir atsipalaidavimas raumenis.
Dryžuota struktūra raumeningas audiniai. Skersai dryžuotas raumenis susideda iš pakaitomis besikeičiančių storų ir plonų siūlų.

Mechanizmas raumeningas sumažinimai. reglamentas sumažinimai Ir atsipalaidavimas raumenis.
- hormonų ir kitų metabolitų pernešimas; - apsauga nuo užsienio agentų; - reglamentas kūno temperatūros perskirstant šilumą kūne.

Intensyviomis sąlygomis raumeningas
Mechanizmas raumeningas sumažinimai. reglamentas sumažinimai Ir atsipalaidavimas raumenis.

Intensyviomis sąlygomis raumeningas darbas, deguonis nespėja patekti į ląstelę. Tuo pačiu metu anglies irimas... daugiau ».
Mechanizmas raumeningas sumažinimai. reglamentas sumažinimai Ir atsipalaidavimas raumenis.

Intensyviomis sąlygomis raumeningas darbas, deguonis nespėja patekti į ląstelę. Tuo pačiu metu anglies irimas... daugiau ».
Mechanizmas raumeningas sumažinimai. reglamentas sumažinimai Ir atsipalaidavimas raumenis.

Mechanizmas santrumpos Ir atsipalaidavimas skeleto raumenis paskambino raumeningas siurblys.

Aktyvus sumažinimas raumenis izometriniu ir izotoniniu režimais. Izometriniai terminai – ilgis raumenis fiksuota, taigi kada Raumuo mažėja tose vietose, kur ji
iki pradinio ilgio.

Mechanizmas priverstinis veninio kraujo judėjimas į širdį įveikiant gravitacijos jėgas veikiant ritminiam santrumpos Ir atsipalaidavimas skeleto raumenis paskambino raumeningas siurblys.

Mechanizmas priverstinis veninio kraujo judėjimas į širdį įveikiant gravitacijos jėgas veikiant ritminiam santrumpos Ir atsipalaidavimas skeleto raumenis paskambino raumeningas siurblys.

Rasta panašių puslapių:10

Novosibirsko valstybinis pedagoginis universitetas

Anotacija šia tema

"Biochemija"

"Raumenų susitraukimo biochemija"

Baigė: 3 kurso EHF studentas

katedra „Valeologija“, gr. 1A

Litvichenko E.M.

Patikrintas: Saykovich E.G.

Novosibirskas 2000 m

Biochemijos domėjimasis procesais, vykstančiais susitraukiant raumenyse, grindžiamas ne tik raumenų ligų mechanizmų išaiškinimas, bet dar svarbiau yra atskleisti mechanizmą, kaip elektros energiją paverčia mechanine energija, apeinant sudėtingus traukos ir perdavimo mechanizmus. .

Norint suprasti susitraukiančių raumenų mechanizmą ir biocheminius procesus, būtina pažvelgti į raumenų skaidulų struktūrą. Raumenų skaidulų struktūrinis vienetas yra miofibrilės – specialiai organizuoti baltymų ryšuliai, išsidėstę palei ląstelę. Savo ruožtu miofibrilės yra sudarytos iš dviejų tipų baltymų gijų (gijų) – storų ir plonų. Pagrindinis storų gijų baltymas yra miozinas, ir plonos - aktinas. Miozino ir aktino gijos yra pagrindiniai visų kūno susitraukiančių sistemų komponentai. Elektroninis mikroskopinis tyrimas parodė griežtą miozino ir aktino gijų išsidėstymą miofibrilėje. Funkcinis miofibrilės vienetas yra sarkomeras – miofibrilės dalis tarp dviejų Z plokštelių. Sarkomerą sudaro miozino gijų pluoštas, susietas per vidurį išilgai vadinamosios M plokštelės, ir tarp jų einančios aktino gijų skaidulos, kurios savo ruožtu yra pritvirtintos prie Z plokštelių.

Susitraukimas įvyksta stumiant plonus aktino ir storus miozino siūlus vienas į kitą arba stumiant aktino gijas tarp miozino gijų M linijos kryptimi. Didžiausias sutrumpėjimas pasiekiamas, kai Z-plokštelės, prie kurių pritvirtintos aktino gijos, artėja prie miozino gijų galų. Susitraukimo metu sarkomeras sutrumpėja 25-50%.

Į sarkoplazmą, kurioje yra miofibrilių, tarp jų prasiskverbia endoplazminio tinklo cisternų ir kanalėlių tinklas, taip pat skersinių kanalėlių sistema, kuri glaudžiai liečiasi su ja, bet nesusisiekia.

Miozino gijų struktūra.

Miozino gijas sudaro baltymas miozinas, kurio molekulėje yra dvi identiškos sunkiosios polipeptidinės grandinės, kurių molekulinė masė yra apie 200 000, ir keturios lengvosios grandinės (apie 20 000). Kiekviena sunkioji grandinė didžiąją dalį savo ilgio yra a-spiralinės konformacijos, o abi sunkiosios grandinės yra susuktos, kad susidarytų lazdelės formos molekulės dalis. Dvi lengvos grandinės yra pritvirtintos prie priešingų kiekvienos grandinės galų; kartu su šių grandinės galų rutuline forma jos sudaro molekulių „galvas“. Lazdelės formos molekulių galai gali būti sujungti vienas su kitu išilgai, suformuojant ryšulius, o molekulių galvutės yra spirale į išorę nuo pluošto. Be to, M linijos regione sijos yra sujungtos viena su kita "uodega iki uodegos". Kiekviename miozino siūlelyje yra apie 400 miozino molekulių.

aktino molekulės

troponino molekulės tropomiozino molekulės

Kitas baltymas, įtrauktas į aktino gijas, tropomiozinas, turi lazdelių formą; jis yra šalia fibrilinio aktino spiralinės juostelės griovelių. Jo ilgis yra 8 kartus didesnis už rutulinio aktino dydį, todėl viena tropomiozino molekulė vienu metu kontaktuoja su septyniomis aktino molekulėmis, o galai yra sujungti vienas su kitu, suformuojant trečią išilginę spirališkai susuktą grandinę.

Trečiasis aktino gijų baltymas, troponinas, susideda iš trijų skirtingų subvienetų ir turi rutulinę formą. Jis nekovalentiškai susietas su aktinu ir tropomiozinu taip, kad vienoje troponino molekulėje yra viena tropomiozino molekulė; be to, viename iš jo subvienetų yra Ca- jungiančius centrus. Plonos aktino gijos yra pritvirtintos prie Z lakštų, taip pat baltymų struktūros.

Raumenų susitraukimo mechanizmas.

Raumenų susitraukimas yra kiekvieno sarkomero sutrumpėjimo rezultatas; maksimalus sarkomero sutrumpėjimas pasiekiamas, kai Z plokštelės, prie kurių yra pritvirtintos aktino gijos, priartėja prie miozino gijų galų.

Raumenų susitraukimo metu aktino ir miozino gijos atlieka savo vaidmenį: miozino gijose yra aktyvus ATP hidrolizės centras, įtaisas ATP energijai paversti mechanine energija, sukibimo su aktino gijomis prietaisas ir prietaisai, skirti suvokti reguliavimo signalus iš aktino gijų, aktino gijos turi sukibimo su miozino gijomis mechanizmą ir susitraukimo bei atsipalaidavimo reguliavimo mechanizmą.

Raumenų susitraukimą sukelia nervinės skaidulos veikimo potencialas, kuris per neuromuskulinę sinapsę per tarpininką virsta sarkolemos ir T sistemos kanalėlių veikimo potencialu. Kanalėlių šakos supa kiekvieną miofibrilę ir liečiasi su sarkoplazminio tinklo cisternomis. Talpyklose yra didelė koncentracija Ca. Veiksmo potencialas, ateinantis per kanalėlius, sukelia jonų išsiskyrimą Ca2+ iš sarkoplazminio tinklo cisternų. Jonai Ca2+ prisijungia prie Ca jungiančio troponino subvieneto. Esant jonams Ca2+ Miozino galvutės surišimo centrai atsidaro ant aktino gijų monomerų visoje troponino – tropomiozino – aktino sistemoje. Dėl šių pokyčių miozino galvutė prisitvirtina prie artimiausio aktino monomero.

Miozino galvutės turi didelį afinitetą ATP, todėl daugumoje galvų raumenyse yra surišto ATP. Miozino galvutės prijungimas prie aktino suaktyvina ATPazės centrą, ATP hidrolizuojamas, ADP ir fosfatas palieka aktyvųjį centrą, o tai lemia miozino konformacijos pasikeitimą: atsiranda papildoma įtampa, linkusi sumažinti kampą tarp galvos ir uodegos. miozino molekulės, t.y. pakreipkite galvą M linijos kryptimi. Kadangi miozino galvutė yra prijungta prie aktino gijos, pasvirusi link M linijos, ji išstumia aktino siūlą ta pačia kryptimi.

ADP, išleistas iš kelių galvų, patiria tokią transformaciją:

2 ADP ® ATP + AMP

Iš ATP atlaisvintos galvutės vėl pritraukia ATP dėl didelio afiniteto, kaip minėta aukščiau; ATP pritvirtinimas sumažina miozino galvutės afinitetą aktino gijų ir miozinas grįžta į pradinę būseną. Tada visas ciklas kartojamas nuo pat pradžių, bet kadangi ankstesniame cikle aktino siūlelis dėl savo judėjimo priartino Z plokštelę, tai ta pati miozino galvutė prisitvirtina prie kito aktino monomero arčiau Z plokštelės.

Šimtai kiekvieno miozino gijos miozino galvučių veikia vienu metu, taip įtraukdamos aktino siūlą.

Energijos šaltiniai raumenų susitraukimui.

Skeleto raumuo, dirbantis maksimaliu intensyvumu, sunaudoja šimtus kartų daugiau energijos nei ilsintis raumuo, o perėjimas iš ramybės būsenos į maksimalaus darbo būseną įvyksta per sekundės dalį. Šiuo atžvilgiu raumenys turi visiškai kitokį ATP sintezės greičio keitimo mechanizmą labai plačiame diapazone.

Kaip jau minėta, raumenų susitraukimo metu didelę reikšmę turi ATP sintezės procesas iš ADP, išsiskiriančio iš miozino galvučių. Tai įvyksta naudojant daug energijos turinčią medžiagą, esančią raumenyse. kreatino fosfatas, kuris veiksmo metu susidaro iš kreatino ir ATP kreatino kinazė:

C-NH2 C-NH-PO 3H 2

N-CH 3 + ATP arba N-CH 3 + ADP

Kreatinas Kreatino fosfatas

Ši reakcija yra lengvai grįžtama ir vyksta anaerobiškai, o tai užtikrina greitą raumenų įtraukimą ankstyvosiose stadijose. Tęsiant apkrovą tokio energijos tiekimo vaidmuo mažėja, o jį pakeičia glikogeno mechanizmai, aprūpinantys didelį ATP kiekį.

Bibliografija:

G. Dugas, K. Penny „Bioorganinė chemija“, M., 1983 m.

D. Metzleris „Biochemija“, M., 1980 m

A. Leningeris „Biochemijos pagrindai“, M., 1985 m

Lengvasis mirozinas skiriasi nuo sunkiojo mirozino savo aminorūgščių sudėtimi. Sunkusis miozinas turi fermentinį aktyvumą. Tai yra adenozino trifosfatazė ir hidrolitiškai skaido ATP. Tai galima apibūdinti taip: ATP +H 2 O → ADF + H 3 P.O. 4 + W (energija).

Aktinas yra mažesnės molekulinės masės (42000) baltymas. Gali būti dviejų formų: rutulinis ( G ) arba fibrilinis ( F ). Įdėjus druskų G -aktinas lengvai virsta F - aktinas. F -aktinas yra polimeras G - aktinas. Šis perėjimas vyksta veikiant K jonams + : aktinas rutulinis → aktas fibriliniame F . Aktinas F lengvai susijungia su miozinu ir susidaro naujas baltymas – aktomiozinas.

F -aktinas susideda iš dviejų gijų, susuktų į spiralę.

Aktino struktūra

Aktomiozinas turi šias savybes:

gebėjimas skaidyti ATP;

išlaisvinti makroerginių ryšių energiją;

paversti šią energiją darbu.

Tropomiozinas - susideda iš dviejų polipeptidinių grandinių, sudarančių dvigubą spiralę, esančią paviršiaus griovelyje.F aktino ilgis atitinka 7 subjektus - G - aktinas. Troponino kompleksas susideda iš trijų subvienetų su rutuline struktūra ir yra maždaug T galuose.m . Troponinas T ( TnT ) bendrauja su T m . T roponinas C ( TnC ) sudaro ryšį su Ca jonais 2+ paviršiuje T m , dėl to pasikeičia jo konformacija.

Troponinas aš ( TnI ) gali užkirsti kelią aktino sąveikai su miozinu. T padėtis nI kintama ir priklauso nuo Ca koncentracijos 2+ . Dalyvaujant Sa 2+ T konformacijos pakitimai nC . Tai veda prie padėties pasikeitimo TnI aktino atžvilgiu, todėl jis gali sąveikauti su miozinu.

Tropomiozinas ir troponinas

Tiksli susitraukiančio raumens pagrindinių baltymų erdvinė vieta yra būtina sąlyga susitraukimui ir atsipalaidavimui bei šių procesų reguliavimui. Susitraukimas yra susijęs su komplekso tarp aktino ir miozino susidarymu, kuriame kiekvienas aktino subvienetas sąveikauja su segmentu, kuriame yra miozino galvutė (F 1 ). Atsipalaidavimas atsiranda, kai ši sąveika sumažėja. A ir M sąveiką reguliuoja T, esantis aktino griovelyje. T konformacijos pokytis perduodamas T, kuris pasineria giliau į griovelį, leidžiantį aktinui sąveikauti su miozino galvute.

Miofibrilės būklė: a) ramybė; b) sumažinimas

Mioglobinas yra sudėtingas chromoproteino baltymas, panašus į hemoglobiną, esantis raudonuosiuose raumenyse, galintis surišti ir išskirti deguonį, padėdamas aprūpinti raumenų skaidulas deguonimi.

Protoplazminių baltymų sudėtis apima glikolitinius fermentus, turinčius didelį fermentinį aktyvumą. Biologiniai oksidacijos fermentai koncentruojasi mitochondrijose, kur vyksta oksidacinis fosforilinimas. Ribosomose ir lizosomose yra fermentų, kurie konvertuoja baltymus ir lipidus.

Oksimioglobinas išskiria deguonį tik tada, kai žymiai sumažėja dalinis slėgis. Mioglobinas iš audinių išgaunamas amoniako tirpalu. Jungiamojo audinio baltymai yra ląstelių membranų ir tarpląstelinių darinių, kraujagyslių sienelių ir nervų dalis. Jų kiekis sudaro iki 20% viso raumenų skaičiaus. Tai daugiausia kolagenas; jų negalima išgauti net druskos tirpalais.

Raumenyse yra aminorūgščių, polipeptidų ir azoto turinčių medžiagų, kurias lengvai išskiria vanduo. Jie vadinami ekstraktais. Tai yra kreatinas ir kreatino fosfatas, kurie sudaro iki 60% viso nebaltyminio azoto. Ramybės būsenoje visas raumenų kreatinas yra kreatino fosfato pavidalu. Jo koncentracija raumenyse yra gana didelė (0,2-0,55%), nes ji atlieka svarbų vaidmenį perduodant didelės energijos ryšius ląstelės viduje ir užtikrina ATP resintezę.

Kreatino fosfatas (CrP) yra didelės energijos junginys, galintis paaukoti fosforo grupę ADP; Reakciją katalizuoja kreatino fosfato kinazė pagal schemą:

ADF + Krf → kreatino fosfato kinazė ATP – Kr ( kreatino )

Kreatinas sintetinamas inkstuose iš arginino.

Kreatinas į raumenis patenka per kraują.

Kreatino fosfatas (Crf) yra didelės energijos jungčių rezervas raumenyse.

Tam tikras kreatinino kiekis taip pat gali būti randamas raumenyse, kuris susidaro naikinant Crf (kreatino fosfatą).

Azoto turintys ekstraktai yra anserinas, karnitinas, karnozinas (β-alaninas-histidinas). Raumenyse yra daug adenilo nukleotidų, kurie priklauso ekstraktinėms medžiagoms (iki 0,4%) ATP, AMP, ADP.

Angliavandenius daugiausia sudaro glikogenas (0,5–0,8%). Didžioji kūno glikogeno dalis yra sutelkta raumenyse, nors jo koncentracija didesnė kepenyse (5%). Monosacharidai daugiausia pateikiami heksozės fosfatų pavidalu, jų koncentracija neviršija gliukozės koncentracijos kraujyje.

Mineralai – (pelenai) sudaro 1-1,5% raumenų masės. Kartu su K + Ir Na + esančios raumenyse Ca 2+ juos g 2+ , kurie atlieka svarbų vaidmenį raumenų susitraukimo mechanizme. Poilsio sąlygomis Ca 2+ koncentruojasi daugiausia sarkoplazminio tinklo vamzdeliuose ir pūslelėse.

Didžioji dalis fosforo (apie 80%) raumenų audinio yra didelės energijos junginių (ATP ir kreatino fosfato) dalis, 10% yra neorganinių fosfatų druskų pavidalu, 5% yra susiję su heksozėmis ir 5% yra dalis. ADP, AMP ir kiti nukleotidai.

Lygiųjų raumenų cheminė sudėtis apima tokias pačias medžiagas kaip ir dryžuoti raumenys, tačiau skirtingais kiekybiniais santykiais. Juose yra mažiau aktomiozino ir miozino, bet daugiau mioalbumino ir netirpių stromos baltymų (kolageno). Glikogeno kiekis yra mažesnis nei 0,5%, taip pat yra mažiau ekstraktinių medžiagų. Ca kiekis 2+ žemiau esančiuose lygiuosiuose raumenyse.

pagal temą

"Biochemija"

"Raumenų susitraukimo biochemija"

Baigė: 3 kurso EHF studentas

katedra „Valeologija“, gr. 1A

Litvichenko E.M.

Patikrintas: Saykovich E.G.

Novosibirskas 2000 m

Biochemijos domėjimasis procesais, vykstančiais susitraukiant raumenyse, remiasi ne tik raumenų ligų mechanizmų išaiškinimas, bet dar svarbiau yra atskleisti elektros energijos pavertimo mechanine energija mechanizmą, apeinant sudėtingus traukos ir perdavimo mechanizmus. .

Miozino gijų struktūra.

aktino molekulės

troponino molekulės tropomiozino molekulės

Raumenų susitraukimo mechanizmas.

ADP, išleistas iš kelių galvų, patiria tokią transformaciją:

2 ADP ® ATP + AMP

Šimtai kiekvieno miozino gijos miozino galvučių veikia vienu metu, taip įtraukdamos aktino siūlą.

Energijos šaltiniai raumenų susitraukimui.

C-NH2 C-NH-PO 3H 2

N-CH 3 + ATP- N-CH 3 + ADP

Kreatinas Kreatino fosfatas

Bibliografija:

G. Dugas, K. Penny „Bioorganinė chemija“, M., 1983 m.

D. Metzleris „Biochemija“, M., 1980 m

A. Leningeris „Biochemijos pagrindai“, M., 1985 m

Ciklinės biocheminės reakcijos, vykstančios raumenyje susitraukimo metu, užtikrina pakartotinį sąaugų susidarymą ir sunaikinimą tarp „galvų“ - storų protofibrilių miozino molekulių ataugų ir išsikišimų - plonų protofibrilių aktyvių centrų. Sukibimų formavimas ir aktino siūlelio judėjimas išilgai miozino gijos reikalauja tikslios kontrolės ir didelių energijos sąnaudų. Realiai skaidulų susitraukimo momentu kiekviename aktyviame centre – išsikišime – susidaro apie 300 sąaugų per minutę.

Kaip minėjome anksčiau, tik ATP energija gali būti tiesiogiai paversta mechaniniu raumenų susitraukimo darbu. ATP, hidrolizuotas miozino fermentinio centro, sudaro kompleksą su visu miozino baltymu. ATP-miozino komplekse miozinas, prisotintas energijos, keičia savo struktūrą, o kartu ir išorinius „matmenis“ ir tokiu būdu atlieka mechaninį darbą, kad sutrumpėtų miozino gijos augimas.

Ramybės raumenyse miozinas vis dar yra prisijungęs prie ATP, bet per Mg++ jonus be hidrolizinio ATP skilimo. Miozino ir aktino sąaugoms susidaryti ramybės būsenoje neleidžia tropomiozino ir troponino kompleksas, blokuojantis aktyvius aktino centrus. Blokada palaikoma ir ATP nesuskaidomas, kol yra prijungti Ca++ jonai. Kai nervinis impulsas patenka į raumenų skaidulą, jis atsipalaiduoja pulso siųstuvas- neurohormonas acetilcholinas. Na+ jonai neutralizuoja neigiamą krūvį vidiniame sarkolemos paviršiuje ir jį depoliarizuoja. Šiuo atveju Ca++ jonai išsiskiria ir jungiasi prie troponino. Savo ruožtu troponinas praranda krūvį, todėl aktyvieji centrai - aktino gijų išsikišimai - atsiblokuoja ir atsiranda sukibimas tarp aktino ir miozino (nes plonų ir storų protofibrilių elektrostatinis atstūmimas jau buvo pašalintas). Dabar, esant Ca ++, ATP sąveikauja su miozino fermentinio aktyvumo centru ir yra suskaidomas, o transformuojančio komplekso energija naudojama sukibimui sumažinti. Aukščiau aprašyta molekulinių įvykių grandinė yra panaši į elektros srovę, įkraunančią mikrokondensatorių; jos elektros energija iš karto paverčiama mechaniniu darbu vietoje ir ją reikia vėl įkrauti (jei norite judėti toliau).

Po klijų plyšimo ATP nėra suskaidomas, bet vėl sudaro fermento-substrato kompleksą su miozinu:

M–A + ATP -----> M – ATP + A arba

M–ADP–A + ATP ----> M–ATP + A + ADP

Jei šiuo metu ateina naujas nervinis impulsas, kartojasi „įkrovimo“ reakcijos, o jei kitas impulsas neateina, raumuo atsipalaiduoja. Sutraukto raumens grįžimą į pradinę būseną atsipalaidavus užtikrina raumenų stromoje esančių baltymų elastingumo jėgos. Iškeldami šiuolaikines raumenų susitraukimo hipotezes, mokslininkai teigia, kad susitraukimo momentu aktino gijos slysta išilgai miozino gijų, o jų trumpėjimas galimas ir dėl susitraukiančių baltymų erdvinės struktūros pokyčių (spiralės formos pokyčių).

Ramybės būsenoje ATP turi plastifikacinį poveikį: jungdamasis su miozinu, neleidžia susidaryti jo sąaugoms su aktinu. Skildamas raumenų susitraukimo metu, ATP suteikia energijos sąaugų sutrumpinimo procesui, taip pat „kalcio siurblio“ darbui – tiekia Ca ++ jonus.ATP skilimas raumenyse vyksta labai stipriai. greitis: iki 10 mikromolių 1 g raumenų per minutę. Kadangi bendrosios ATP atsargos raumenyje yra mažos (jų gali užtekti tik 0,5-1 sek darbui maksimalia galia), norint užtikrinti normalią raumenų veiklą, ATP turi būti atkurtas tokiu pat greičiu, kokiu jis ir yra suskaidomas.

Paskaita Nr. 4. Energija raumenų susitraukimui, raumenų darbo metu vykstantys biocheminiai procesai.

Gelbėjimo resintezė.

Tiksliau, tik ATP gali paversti cheminę energiją (jos laisvąją dalį, kuri yra fosfatinėse jungtyse) į mechaninę energiją – judėjimo (skrydžio, bėgimo ir slydimo) energiją. Ji suteikia energijos komisūros sutrumpinimo procesas, atitinkamai, viso raumens susitraukimas ( o taip pat tiekia energiją susitraukime dalyvaujantiems Ca ++ jonams susidaryti). Gyva ląstelė nuolat palaiko maždaug 0,25% darbinę ATP koncentraciją, įskaitant ir intensyvaus raumenų darbo metu. Jei (esant medžiagų apykaitos sutrikimams) padidės ATP koncentracija, sutrinka raumenų susitraukimas (atrodys kaip „skuduras“), o jei sumažės, atsiras sąstingis - a. nuolatinio, besitęsiančio susitraukimo būsena („suakmenėjimas“). Darbinės ATP koncentracijos užtenka sekundei galingo darbo (3 – 4 pavieniai susitraukimai). Ilgalaikio raumenų aktyvumo metu darbinė ATP koncentracija palaikoma dėl reakcijų ją atkurti. Siekiant užtikrinti normalią (ilgalaikę) raumenų funkciją medžiagų apykaitos procese, ATP atstatomas tokiu pat greičiu, kokiu ir yra suskaidomas.

Prisiminkite, kad ATP skilimas yra fermentinė hidrolizės reakcija, kurią galima išreikšti lygtimi:

Atp-ase + atp + n2o ---> adp + n3po4

Energija ATP resintezei (ji vėliau išsiskirs skilimo metu – apie 40 kJ 1 moliui) turi būti gaunama per reakcijas, kurios išskiria energiją (katabolinė). Todėl ląstelių lygiu ATP hidrolizės reakcija yra susieta su reakcijomis, užtikrinančiomis ATP resintezę. Tokių reakcijų metu susidaro tarpiniai didelės energijos junginiai, kuriuose yra fosfatų grupė, kuri kartu su laisvu energijos rezervu pereina į ADP. Tokios perdavimo reakcijos („relės lazdos perdavimas“), katalizuojamos fosfotransferazės fermentų, vadinamos transfosforilinimo arba refosforilinimo reakcijomis. ATP resintezei būtinų makroerginių junginių arba nuolat yra, pavyzdžiui, kreatino fosfatas (kaupiasi simpplaste), arba susidaro (difosfoglicerino rūgštis, fosfopiruvinė rūgštis) oksidaciniuose procesuose (kataboliniai).

ATP resintezė raumenų veiklos metu gali būti vykdoma dviem būdais: dėl reakcijų nedalyvaujant deguoniui – anaerobinė (kai deguonies tiekimas į raumenis nespėja arba yra sunkus) ir dėl oksidacinių procesų ląstelėse (dalyvaujant. deguonies, kuriuo kvėpuojame ir kurį sportininkas dažnai įkvepia esant apkrovai ir pradinėje poilsio fazėje).

Žmogaus skeleto raumenyse buvo nustatyti trijų tipų anaerobiniai procesai, kurių metu vyksta ATP resintezė:

- kreatino fosfokinazės reakcija (fosfogeninis arba laktinis anaerobinis procesas), kai ATP resintezė vyksta dėl refosforilinimo tarp kreatino fosfato ir ADP;

- glikolizė (pieno rūgšties anaerobinis procesas), kai fermentinio anaerobinio angliavandenių skaidymo metu vyksta ATP resintezė, kuri baigiasi pieno rūgšties susidarymu.

- miokinazės reakcija, kurioje ATP resintezė vykdoma dėl tam tikros ADP dalies defosforilinimo;

Norint palyginti ir kiekybiškai įvertinti įvairių rūšių energijos konversijos procesus raumenų veiklos metu, naudojami trys pagrindiniai kriterijai:

- galios kriterijus - nurodo energijos virsmo greitį tam tikrame procese (pratime);

– pajėgumo kriterijus – atspindi bendrąsias energetinių medžiagų atsargas (matuojamas išleidžiamos energijos kiekiu ir atliktu darbu);

– efektyvumo kriterijus – apibūdina ryšį tarp ATP resintezei sunaudojamos energijos ir viso šio proceso (pratimo) metu išsiskiriančios energijos kiekio.

Energijos konversijos procesai, anaerobiniai ir aerobiniai, skiriasi galia, pajėgumu ir efektyvumu. Atliekant trumpalaikius, didelio intensyvumo pratimus, vyrauja anaerobiniai procesai, o atliekant ilgalaikius, vidutinio intensyvumo pratimus – aerobiniai.

Tai įdomu: