2808185156

Biofizyka tkanki mięśniowej

Mechanizm powstawania skurczu komórek mięśniowych

*    Wspólną cechą wszystkich typ ów mięśni jest zdolność do odpowiadania skurczem na docierające do nich sygnały

pobudzające.

*    Skurcz jest wynikiem oddziaływań pomiędzy znajdującymi się w każdej komórce mięśniowej wyspecjalizowanymi

białkami zwanymi białkami kurczliwymi. Z tych białek zbudowane są miofilamenty czyli nitkowate struktury stanowiące podstawę „silnika molekularnego" przetwarzającego energię chemiczną w energię mechaniczną. Komórki mięśni poprzecznie prążkowanych charakteryzują się wydłużonym kształtem i długością od kilkudziesięciu mikrometrów (komórki mięśnia sercowego) do kilkudziesięciu centymetrów (komórki mięśnia szkieletowego). Elementami kurczliwymi są biegnące przez całą długość komórki włókienka mięśniowe. Jednostkami czynnymi są powtarzające się wzdłuż włókienka segmenty zwane sarkomerami. Środek sarkomeru stanowią mikrofilamenty grube zbudowane z cząsteczek białka - miozyny. Są one ułożone równolegle do osi podłużnej włókienka. Końcowe części sarkomeru utworzone są z miofilamentów cienkich, których głównym składnikiem jest aktyna. Jeden koniec miofilamentu aktynowego jest przymocowany do syku Z ograniczającego sarkomer, drugi - wsunięty pomiędzy miofilamenty miozynowe. Każdy miofilament miozyny otoczony jest przez 6 miofilamentów aktynowych Ślizgowa teoria skurczu

*    Zgodnie z obecnie przyjętym poglądem noszącym nazwę „ślizgowej teorii skurczu “ oddziaływanie pomiędzy aktyną i

miozyną powoduje wsuwanie się miofilamentów aktynowych głębiej pomiędzy miofilamenty miozynowe, co prowadzi do skracania się komórki.

*    Jest to praca mechaniczna, do której energii dostarcza występujący równocześnie rozpad ATP do ADP i

nieorganicznego fosforanu. Takie przetwarzanie energii chemicznej w mechaniczną jest możliwe dzięki specyficznym właściwościom białek kurczliwych - aktyny i miozyny.

■Cząsteczka miozyny ma postać wydłużonej pałeczki zakończonej z jednej strony maczugowatym zgrubieniem

złożonym z 2 podjednostek zwanych głowami miozyny. Część podłużna ma strukturę podwójnej spirali a Głowy miozyny mają strukturę globulamą. Dwie głowy cząsteczki miozyny razem tworzą mostek poprzeczny, który w procesie powstawania skurczu łączy gruby miofilament miozyny z cienkim miofilamentem aktynowym. Na głowach cząsteczki miozyny znajdują się miejsca wiązania aktyny i ATP.

■Aktyna - istnieje w 2 formach: monomerycznej czyli globulamej (aktyna G) i polimerycznej - fibrylamej o podwójnej spirali (aktyna F). W mięśniach poprzecznie prążkowanych w spiralę tę wpleciony jest kompleks białkowy tropomiozyna-troponina

■Troponina składa się z 3 podjednostek: troponiny I, troponiny T oraz wiążącej wapń troponiny C.

■    W mięśniach gładkich nie występuje kompleks troponiny.

■Oprócz aktyny i tropomiozyny w skład cienkich miofilamentów z mięśni gładkich wchodzą dwa białka - kaldeson i kalponina.

■    We wszystkich komórkach mięśniowych sygnałem inicjującym oddziaływanie aktyny z miozyną jest wzrost stężenia

jonówwapnia w sarkoplazmie.

■    Zwiększenie stężenia wapnia pobudza wzajemne oddziaływania aktyny i miozyny. Powstaje kompleks białkowy

aktomiozyna, a szybkość hydrolizowania ATP wzrasta, ponieważ obecność aktyny ułatwia odłączenie się fosforanu.

■    Dwa podstawowe źródła wapnia aktywującego skurcz to przestrzeń zewnąbzkomorkowa i wewnątrzkomórkowe

struktury zdolne gromadzić i uwalniać wapń.

■    W przestrzeni zewnątrzkomórkowej wapń występuje w formie zjonizowanej oraz luźno związanej z zewnętrzną

powierzchnią błony komórkowej i białkami.

■    Wkomórce - miejscem gromadzenia wapnia jest przede wszystkim siateczka sarkoplazmatyczna. Wewnątrz siateczki

znajduje się kalsekwestryna, białko zdolne do odwracalnego wiązania dużej liczby jonów wapnia.

■    Stężenie wolnych jonówwapnia w środowisku zewnątrzkomórkowych jest około 10 000 razy większe niż w

cytoplazmie komórki nie pobudzonej