Литература

• Владимиров Ю.А. Биофизика.- М., 1983, стр. 193-212

• Губанов Н.И. Медицинская биофизика.- М., 1978, стр. 315-329

Занятие № 5

ТЕМА: Структура сократительного аппарата

Цель: Изучить физические механизмы работы мышечного аппарата при стационарных нагрузках

Вопросы для рассмотрения на занятии:

1. Взаимосвязи между механическими и энергетическими параметрами мышечного сокращения в стационарном режиме сокращения. Уравнения Хилла.

• Зависимость теплопродукции от смещения.

• Соотношение между скоростью изотонического сокращения и развиваемой силой.

• Эффективность преобразования энергии.

• Справедливость уравнений Хилла.

2. Структура сократительного аппарата.

• Пространственная конфигурация миозиновых нитей.

• Пространственная конфигурация актиновых нитей.

• Дифракционная картина малоуглового рассеяния рентгеновских лучей при замыкании мостиков.

• Мостиковая гипотеза генерации силы.

• Биохимические стадии сокращения, соответствующие механическим стадиям рабочего цикла мостика.

Литература

• Владимиров Ю.А. Биофизика. – М., 1983, стр. 213-225

• Рубин А.Б. Биофизика. Т 2. – М., 2000, стр. 225-257

• Гусев Н.Б. Молекулярные механизмы мышечного сокращения. // СОЖ, №8, 2000, стр. 24-32

• Губанов Н.И. Медицинская биофизика. – М., 1978, стр. 251-270

• Тихонов А.И. Молекулярные моторы. Часть 2. Молекулярные основы биологической подвижности. // СОЖ, №6, 1999, стр. 17-24

Занятие № 6

ТЕМА: Модели мышечного сокращения. Справедливость моделей мышечного сокращения при стационарных и нестационарных режимах нагрузки

Цель: Провести сравнительный анализ моделей мышечного сокращения и их соответствия совокупности экспериментальных данных

Механическая модель головки миозина. Полный цикл работы мостика. (по Erwin W. Becker 2000)

M1-M4, домены центральной области;

CO, область конвертера с механическим механизмом;

L, рука рычага;

PB, фосфатный карман;

C1, 50-кДа щель; C2, ATP щель; C3, SH щель;

PT, поршень притягивающий фосфат на АТФ;

HE, спираль, связывающая группу фосфатов к M1; E1, E2, упругие элементы.

После перемещения АТФ головка из прочного связывающего состояния (a) переходит на непрочное связывающее состояние (b). Отделение и перераспределение приводит к другому неустойчивому состоянию (c) и другому положению актина с оптимальной конформацией для рабочего хода. Для экономии места, диаграммы (с) и (d) перемещены направо по сравнению с их истинным положением относительно (a) и (b). При переходе к устойчивому состоянию (d) (рабочий ход) вытягивается упругий элемент E2, позволяя уйти фосфату. Передача свободной энергии, запасенной в E2 на филаменты (нити актина и миозина) возвращает систему назад (a) в результатt замены АДФ на АТФ.

Вопросы для рассмотрения на занятии:

1. Анализ моделей Хаксли и Дещеревского для стационарных режимов сокращения.

• Зависимость механических свойств от степени перекрытия нити.

• Теория Э.Хаксли. Смысл параметров.

• Модель Дещеревского. Смысл параметров.

• Связь параметров модели Дещеревского с параметрами уравнений Хилла.

2. Нестационарные режимы сокращения.

• Фазы изменения напряжения при одноступеньчатом укорочении.

• Изменения напряжения при многоступеньчатом укорочении.

• Фазы сокращения, соответствующие модели Войта.

• Модели мостика, генерирующего силу: модель Хаксли и Симмонса, модель Айзенберга и Хилла.

3. Молекулярный мотор мышцы.

• Трехмерная структура субфрагмента 1 миозина.

• Молекулярная модель рабочего цикла мостика.