- •Физические процессы в мембране в.Г. Лещенко
- •1. Структура и свойства биологических мембран
- •2 Транспорт молекул и ионов через мембраны
- •Пассивный транспорт веществ
- •Математическое описание процесса пассивного транспорта
- •Активный транспорт ионов. Механизм активного транспорта ионов на примере натрий-калиевого насоса
- •3. Мембранные потенциалы клетки
- •Диффузией их через мембрану.
- •3.1. Равновесные потенциалы. Уравнение Нернста
- •3.2. Потенциал покоя клетки
- •4. Закономерности возбуждения тканей электрическим током
- •4.1 Критический потенциал возбуждения
- •4.2. Генерация потенциала действия, его характеристики
- •4.3. Распространение потенциала действия (нервного импульса) по аксону не покрытому миелиновой оболочкой
- •4.4. Распространение потенциала действия по миелинизированным волокнам
- •5. Элементы биофизики мышечного сокращения.
- •5.1. Структура поперечно-полосатой мышцы.
- •5.2. Электромеханическое сопряжение в мышцах.
5.2. Электромеханическое сопряжение в мышцах.
Электромеханическое сопряжение – то цикл последовательных процессов, который начинается с возникновения потенциала действия на сарколемме и заканчивается сократительным ответом мышцы.
Общепринятой моделью мышечного сокращения является модель скользящих нитей, согласно которой сократительный процесс происходит следующим образом.
Под действием нервного импульса в сарколемме открываются натриевые каналы, и ионы Na+ входят в мышечную клетку, вызывая возбуждение (деполяризацию) сарколеммы.
Электрохимически процесс возбуждения передается на саркоплазматической ретикулум. В результате повышается проницаемость этой мембранной структуры для ионов Са++ и происходит их выброс в цитоплазматическую жидкость (саркоплазму), заполняющую мышечное волокно. Повышение концентрации Са++ с 10–7 до 10–5 моль/л стимулирует циклическую работу миозиновых «мостиков». «Мостик» связывается с актином и тянет его к центру А-зоны, в область расположения миозиновых нитей, перемещая на расстояние 10–12 нм. Затем он отщепляется от актина, связывается с ним в другой точке и опять подтягивает в нужную сторону. Непрерывное движение актиновных нитей происходит в результате поочередной работы «мостиков». Частота циклов их движений, по-видимому, регулируется в зависимости от нагрузки на мышцу и может достигать 1000 Гц. «Мостики» обладают АТФ-азной активностью, стимулируют расщепление АТФ и используют высвобождающуюся при этом энергию для своей работы.
Возвращение мышцы к исходному состоянию обусловлено обратными переходами ионов Са++ из саркоплазмы в ретикулум вследствие работы кальциевых насосов и тем, что К+ пассивно выходит из мышечной клетки, вызывая реполяризацию саркоплемы.
Механическое усилие, развиваемое мышцей при сокращении, зависит от величины еë поперечного сечения, от начальной длины волокон и ряда других факторов. Сила мышцы, приходящаяся на 1 см2 её поперечного сечения, называется абсолютной мышечной силой. Для человека она изменяется в пределах 50–100 . Сила одних и тех же мышц человека зависит от ряда физиологических условий: возраста, пола, тренированности и т. д. Следует также отметить. Что в разных мышечных клетках организма процесс сопряжения происходит несколько по-разному. Например, задержка начала сокращения по отношению к началу возбуждения сарколеммы в скелетных мышцах составляет 20 мс, в сердечной – несколько больше (до 100 мс).
Если молекула или часть молекулы имеют неравный нулю дипольный момент или электрический заряд, то их называют полярными
Именно равенство i и e (i = e) является необходимым условием термодинамического равновесия