Клетки мышцы

Механизмы, обеспечивающие регуляцию произвольного сокращения мышц, не менее удивительны, чем сам процесс сокращения. Эндоплазматический (саркоплазматический) ретикулум в клетках мышц характеризуется высокой степенью упорядоченности [91, 92]. Соединительные трубочки проходят вдоль нитей, располагаясь среди пучков сократительных элементов, и через строго определенные интервалы тесно контактируют со складками наружной клеточной мембраны (Т-система мембран, рис. 4-22, А). Нервный импульс попадает в мышечное волокно, прохо- [c.324]

Распознавание, ответ и регуляция — аспекты биологических функций белковых структур в клетке. Хотя клетка мышцы высоко, специализирована, тем не менее она проявляет большинство черт, типичных для живых систем (табл. 11.1). Так, она обладает способностью к деятельности и к контролю своей деятельности 1687]. Сигнал, попадающий в эту систему (нервный импульс), вызывает мощный ответ (движение или напряженность), который строго контролируется во времени, пространстве и по своей интенсивности и который координируется с функционально родственными системами, например с процессами, поставляющими химическую энергию. В этом отношении функции этих белков подпадают под категории клеточной биологии распознавание (с какими молекулами взаимодействует белок ), отклик (как белок реагирует на раздражение или сигнал ) и регуляция (как контролируется активность белка или какой процесс осуществляет этот контроль ). Однако все эти выражения описывают различные стороны структуры белка, и, следовательно, между ними нельзя провести четкой границы. [c.284]

Приведем примеры разрывных функций. Рассмотрим клетку, способную возбуждаться от внешних воздействий, например нервные клетки, клетки мышц и т. п. Если величину возбуждения Е измерить [c.60]

Нейроны и глиальные клетки центральной нервной системы позвоночных образуются из клеток эпителия нервной трубки. Завершив последнее деление, нейроны обычно мигрируют упорядоченным образом вдоль отростков радиальных глиальных клеток на новые места, откуда нейроны посылают аксоны и дендриты по вполне определенным путям для установления надлежащей системы связей. По-видимому, образование нервно-мышечных соединений определяется нейронной специфичностью мотонейроны, предназначенные для иннервации определенной мышцы, ведут себя так, как будто они обладают определенными свойствами, благодаря которым предпочтительно иннервируют именно эту мышцу, даже в случае искусственного перемещения тела нейрона. Мотонейроны, не установившие связи с мышцей, обычно погибают, как, впрочем, и многие мотонейроны, установившие такую связь. Выживание этих клеток каким-то образом зависит, по-видимому, от электрической активности их гибель можно предотвратить с помощью веществ, блокирующих передачу возбуждения в нервно-мышечном синапсе. Выжившие нейроны сначала образуют излишек синапсов, так что каждая мышечная клетка получает аксоны от нескольких разных мотонейронов. Лишние синапсы затем уничтожаются в результате конкуренции, и мышечные клетки сохраняют по одному и только по одному синапсу. Если клетка мышцы полностью денервирована, она выделяет фактор, побуждающий ближайшие аксоны к образованию веточек для восстановления иннервации. [c.146]

Из всего вышесказанного должно быть ясно, что генетическая информация закодирована в двойной спирали ДНК генов (такого мнения придерживаются большинство ученых). Процесс оплодотворения включает в себя соединение генов двух родителей это дает начало длинному ряду клеточных делений, в результате чего появляется индивидуальный организм. Имеются веские экспериментальные доказательства в пользу того, что клетки, образующиеся на ранних стадиях размножения, являются идентичными и недифференцированными. Например, их можно отделить друг от друга и поменять местами при этом природа того, что из них получается, не изменится. Однако в процессе размножения всякой клеточной системы наступает момент, когда клетки начинают дифференцироваться. Перемена местами клеток после такого момента приводит к появлению организмов-уродов, с ненормально расположенными составными частями. Почему происходит клеточная дифференциация Почему клетки остаются одинаковыми в течение некоторого количества делений, а затем начинают видоизменяться Каким образом процесс дифференциации приводит к появлению очень большого числа видов клеток со столь разнообразными функциями, таких, как клетки мышц, нервные клетки, клетки кожи, глаз и т. д. Например, в теле человека насчитывается приблизительно 10 2 клеток, причем все они происходят от одной оплодотворенной клетки, из которой впоследствии образовались тысячи типов высокоспециализированных, дифференцированных и строго локализованных каждая на своем месте клеток. По-видимому, механизм дифференциации должен быть достаточно прост, поскольку он воспроизводим в такой большой степени. [c.406]

При окислении питательных веществ в клетках энергия окисления запасается в форме АТФ или восстановленных пиридин-нуклеотидов. Эти процессы являются общими почти для всех живых систем вместе с тем организм человека обладает способностью запасать большую часть химической энергии АТФ и в другой форме — в форме креатинфосфата. Креатинфосфат стабилен в клетках мышц, в которых он накапливается, но легко отдает свою высокоэнергетическую фосфатную группу для нового синтеза АТФ. Уравнение этой реакции выглядит следующим образом [c.182]

Для получения необходимого количества АТФ клетки мышц и мозга могут использовать субстратное фосфорилирование. Окислительное фосфорилирование является более высокоэффективным способом запасания энергии в живых клетках в этом процессе используются любые метаболиты, у которых с по.мощью ферментов могут отщепляться атомы водорода. Во многих организмах оба способа запасания энергии связаны между собой конечные продукты субстратного фосфорилирования могут поступать в систему окислительного фосфорилирования. [c.286]

Гликогенез происходит в печени и в клетках мышц, как показано на схеме [c.327]

Нервные и гормональные сигналы могут усиливать, ослаблять или видоизменять эффекты друг друга. Примером одновременного и согласованного регуляторного их влияния может служить изменение активности фермента киназы фосфорилазы, стимулирующей распад гликогена (гликогенолиз). Как видно из рис. 105, этот фермент активируется ионами Са , которые поступают в клетки мышц и печени при воздействии нервного импульса или цАМФ, образующегося при участии гормона адреналина. При одновременном их влиянии фермент становится высокоактивным. Таким образом осуществляется тонкая регуляция основного механизма энергообразования при интенсивной мышечной деятельности в соответствии с потребностями в энергии. [c.280]

В клетках мышц кислородный обмен осуществляется при участии белка миоглобина, имеющего сходную с гемоглобином структуру. Миоглобин переносит кислород к митохондриям, где протекают окислительные процессы, и частично депонирует его. Он обладает большим химическим сродством к кислороду, чем гемоглобин (рис. 142), что обеспечивает более полное использование мышцами кислорода, поставляемого кровью. [c.335]

Эта реакция имеет большое значение в процессах брожения и превращения углеводов в клетках мышц, так как образующиеся триозофосфаты в дальнейшем превращаются в спирт или молочную кислоту. [c.307]

С другой стороны, мы видели, что работа клеток поджелудочной железы похожа на работу нервных клеток. Они тоже имеют потенциал действия, но этот потенциал действия служит для того, чтобы открыть кальциевые каналы и впустить внутрь ионы Са " , Да и у многих мышечных клеток основная роль потенциала действия состоит в том, чтобы открыть ворота кальциевых каналов для ионов Са" " , запускающих процесс сокращения. Мы еще раз видим близкое сходство механизмов, используемых разными клетками организма в разных целях для передачи сигнала в ЭС, для выброса секрета в клетках желез, для сокращения в клетках мышц. В конце концов, это совсем не удивительно, ведь все они — потомки одной и той же клетки и имеют идентичный геном. [c.178]

В клетках мышц или печени воздействие адреналина стимулирует расщепление запасов гликогена. Оказалось, что адреналин активирует [c.355]

В общей теории сопряженных процессов важное значение имеют два стандартных стационарных состояния состояние с фиксированным потоком (X,- = 0) и состояние с фиксированной силой 1 = 0) [13]. Транспорт через эпителиальные ткани часто приближается к состоянию с фиксированным потоком. Это, по-видимому, имеет место, например, в случае проксимальных извитых канальцев почки млекопитающих, где почти 70 % фильтруемого натрия повторно адсорбируется, очевидно, благодаря активному процессу. Связанное движение воды является достаточно быстрым, чтобы поддерживать приблизительную изотоничность жидкости канальцев, и разность электрических потенциалов оказывается небольшой. Наоборот, симметричные клетки, такие, как эритроциты и клетки мышц, находятся в состоянии с фиксированной силой для целого ряда растворенных веществ, и в некоторых случаях полярные ткани также могут приближаться к этому состоянию. [c.126]

Следующим важным этапом стало изучение мышечных митохондрий. Клетка мышцы достигает огромных размеров. Ее энергетические потребности очень велики, а диффузия АТФ и окисляемых соединений затруднена ввиду того, что клетка буквально набита плотно упакованными структурами — тяжами сократительного белка актомиозина. [c.175]

Три свойства скелетной мышцы сделали этот орган удобным объекто.у структурного и функционального анализов (а) относительная нечувствительность к манипуляциям (б) большие количества типичных белков клетка мышцы содержит 10% миозина, 3,5% [c.283]

Главным структурным н функциональным звеном клетки мышцы является саркомер (рис. 11.5)—цилиндрическое образование диаметром 1,5 МКМ и длиной 2 мкм, которое содержит около 2 Х 2000 тонких и 1000 толстых белковых нитей. В левой части рис. 11.5 показано образование толстой нити из приблизительно 200 молекул миозина. Тонкая нить образуется путем ассоциации 2 X 175 мономеров глобулярного актина, 2 X 25 молекул тропомиозина и 2 X 25 звеньев трехкомпонентного белка тропонина. Нить актина представляет собой двойную спираль (разд. 5.1) с периодом идентичности от 360 [c.284]

Клетка мЫшцы млекопитающегб как система, в которой сигналы (нервные ймпульсЫ илй присоединение гормона) приводят к контролируемому ответу [c.285]

Цепочка событий, приводящих к смещению тропомиозина, начинается на клеточной мембране. Когда нервные импульсы активируют клетку мышцы, имеющую объем 1 мкл, ионы Са + выделяются иэ саркоплазматического ретикулума [770] в цитоплазму, где концентрация свободных ионов Са + становится на два порядка выше 1 мкм (рис. 11.7). Это приводит к насыщению тропонина С — кальций-чувствительного компонента тонкой нити [771] к молекулам тропонина С присоединяются 90% из общего количества 10 ионов. Связывание Са + вызывает конформационные изменения всего тропо-нинового комплекса [772]. При измененной структуре тропонина тропомиозин уже не может больше удерживаться в выключенном состоянии. Тропомиозиновая спираль соскальзывает в сторону к новому положению ближе к центру желоба. Таким образом, одна молекула тропомиозина освобождает семь мономеров актина, способных к взаимодействию с миозином [767, 769, 785]. [c.288]

Некоторые свойства белков можно объяснить только в свете их функции, т. е. их вклада в более сложную деятельность. Одной из немногих систем, для которых удалось установить корреляцию между функцией белков и функцией органа, является скелетная мышца. Клетка мышцы активируется нервными импульсами (мембранно-направленными сигналами). В молекулярном аспекте мышечное сокращение основано на циклическом образовании поперечных мостиков за счет периодических взаимодействий между миозином, актином и Mg-ATP. Ионы Са и кальцийсвязывающие белки являются посредниками между нервными импульсами и эффекторами. Медиация ионами Са " ограничивает скорость реакции на сигналы включение — выключение и предохраняет от сокращений без сигнала. Напротив, отдельные осцилляции маховых мышц крылатых насекомых контролируются не ионами или подобными низкомолекулярными соединениями, а самими сократительными белками. Эго делает возможными очень быстрые периодические сокращения, которые, будучи инициированы (ионами Са +), протекают сами по себе. В заключение отметим, что исследования мышцы показывают, что в функционировании белка отчетливо проявляется связь между деталями молекулярного строения и деятельностью всего организма. [c.292]

У высших организмов процессы биосинтеза белка регулируются значительно сложнее. Хотя каждая клетка позвоночного содержит полный геном данного организма, в клетке данного типа экспрессируется только часть структурных генов. Почти во всех клетках высших животньк присутствуют наборы основных ферментов, необходимые для реализации главных путей метаболизма. Однако клетки разных типов, например клетки мышц, мозга, печени, содержат свойственные только им структуры и выполняют только им присущие биологические функции, реализация которых обеспечивается наборами специализированных белков. Например, клетки скелетных мьшщ содержат огромное количество ориентированных миозиновых и актиновых нитей (разд. 14.14), тогда как в печени миозина и актина очень мало. Точно так же клетки мозга содержат ферменты, необходимые для синтеза большого числа различных веществ-медиаторов нервных импульсов, в то время как клетки печени этих ферментов вообще не содержат, Вместе с тем в печени млекопитающих присутствуют все ферменты, необходимые для образования мочевины, тогда как в других тканях этих ферментов нет и они не обладают способностью синтезировать мочевину (разд. 19.15). Кроме того, биосинтез разных наборов специализированных белков должен быть точно запрограммирован в последовательности и времени их появления в ходе строго упорядоченной дифференцировки и роста высших организмов. Пока нам сравнительно мало что известно о регуляции экспрессии генов в эукариотических организмах с их многочисленными хромосомами. Однако сегодня мы располагаем значительной информацией о регуляции синтеза белка у прокариот. К ней мы сейчас и перейдем. [c.954]

Пировиноградная кислота (СН3СОСО2Н) играет центральную роль в метаболизме глюкозы (гл. 15). В некоторых организмах (например, дрожжей) в анаэробных условиях пировиноградная кислота декарбоксилируется до ацетальдегида, а последний восстанавливается с помощью НАДН до этанола (рис. 9.19). В клетках мышц в нормальных условиях пирови- [c.217]

Вся митохондрия в целом является подвижной частицей. В клетках печени, по А. Ленинжеру, митохондрии свободно плавают , но, например, в клетках мышц (скелетных) митохондрии держатся в определенных областях клетки (рис. 43). [c.162]

В клетки мышц глюкоза проникает относительно медленно [2]. Фактор проницаемости ограничивает скорость глюкокиназной реакции и имеет существенное значение для потребления глюкозы в мышцах [3, 4]. В то же время глюкоза быстро проникает из крови, в клетки печени [2], и скорость глюкокиназной реакции в этом органе определяется не проницаемостью для глюкозы, а регулируемой гормонами активностью ГЛК 15]. [c.190]

Как же это делается Ведь прежде чем разобрать клетку на части, с нее необходимо снять оболочку. Причем снять так аккуратно, чтобы не повредить другие части клетки (ядро, митохондрии, микросомы). Оказалось, что это не такая уже сложная проблема. Вот как поступают ученые в подобньгх случаях. Допустим, что необходи.мо разобрать клетки мышц. Берется мышечная ткань и охлаждается до температуры ниже 2 градусов тепла. Прп этом происходит как бы консервация ткани, то есть ткань и составляющие ее клетки остаются живыми, но процессы обмена веществ в них за.медляются. Затем мышцу помеигают в специальный раствор и из.мельчают до [c.142]

Креатин разносится кровью к другим органам. Пока неясно, как он проникает в клетки мышц, но в них, особенно в сердце, креатина больше всего. В мышечных клетках креатин участвует в переносе энергии путем обратимого перефосфорилирования с АТФ (фермент креатинфосфокиназа). Около 2% креатина превращается в креати- [c.274]

В бактериальных клетках, мышцах, коре головного мозга, клетках печени, плазме крови и других тканях высших животных найдено по два, три и более изоферментов (лактатдегидрогеназы, аспартат—аминотрансферазы, малатдегидрогеназы, глутаматдегидрогеназы, алкогольдегидрогеназы, каталазы, а-амилазы, лейцинаминопептидазы и др.). [c.196]

Многие белки, присутствующие в дифференцирующейся клетке в больших количествах (например, гемоглобин в эритроцитах и миоглобин в клетках мышц), синтезируются с генов, представленных в гаплоидном геноме лишь одной копией Количество этих белков в клетке велико благодаря тому, что с каждой из многих молекул мРНК. транскрибируемых с кодирующих их генов, за минуту может транслироваться до 10 белков. В норме в каждом клеточном поколении это приводит к образованию более 10000 молекул белка на одну молекулу мРНК. Однако такого рода амплификация невозможна в случае рибосомной РНК, так как эти молекулы и являются конечным продуктом гена. Тем не менее, в растущей клетке высших эукариот для того, чтобы получить необходимые 10 млн рибосом за каждую генерацию, должно синтезироваться 10 млн копий каждого типа молекул рибосомной РНК. Такие количества могут образоваться лишь в том случае, если клетка содержит множественные копии генов, кодирующих рибосомную РНК (гены рРНК). [c.162]

Рис 10-10. Иммунофлуоресцентная микрофотография фибробластов кожи куриного эмбриона, превратившихся в клетки мышц при экспрессии в них гена myoDl, которая была вызвана искусственным путем Эти фибробласты выращивали в культуре и за три дня до съемки трансформировали рекомбинантной плазмидной ДНК В состав этой плазмиды входили последовательности, кодирующие белок myoD, которые соединены с промотором/энхансером вирусного происхождения, активным в куриных эмбрионах. Несколько процентов фибробластов включало ДНК и продуцировало белок myoD Эти клетки слились с образованием удлиненных миофибрилл, которые на этой фотографии помечены антителами, выявляющими белок, специфичный для мышц В контрольной культуре, трансфицированной другой плазмидой, мышечные клетки [c.182]

Химические сигналы, приводящие клеточные реакции в соответствие с изменениями среды, обычно вызывают быстрые и кратковременные ответы. Например, повьш1ение уровня глюкозы в крови стимулирует секрецию пептидного гормона инсулина эндокринными клетками поджелудочной железы. В считанные минуты повыщение концентрации инсулина ускоряет поглощение глюкозы клетками печени и мьшщ, и концентрация глюкозы в крови падает. Тогда секреция инсулина, а в результате и скорость поглощения глюкозы клетками мышц и печени возвращаются к исходному уровню. Таким путем поддерживается сравнительно постоянная концентрация глюкозы в крови. Нейромедиаторы вызывают еще более быстрые реакции в ответ на освобождение ацетилхолина из двигательных нервных окончаний клетки скелетной мускулатуры сокращаются и вновь расслабляются всего лишь за несколько миллисекунд. [c.251]

После удаления конечности специализированные клетки (мышцы, хряща и т. д.), остающиеся в культе, утрачивают характерную структуру и функции (они дедифференцируются) и начинают расти и делиться. Впоследствии клетки вновь дифференцируются, образуя конечность. Экспериментальные данные окончательно убедили исследователей в справедливости второго предположения. [c.152]

Регуляторная роль ионов кальция не ограничивается его воздействием на отдельные клетки существует много примеров кальциевой регуляции сложных метаболических систем организма, в частности систем, обеспечивающих коагуляцию крови и образование тромбов. Эти процессы, вызывающие не только опасную для организма закупорку кровеносных сосудов (основная причина инфаркта миокарда), но и обеспечивающие заживление ран, протекают в первую очередь за счет активации тромбоцитов. Тромбоциты удивительным образом напоминают по структуре клетки мышц. В частности, в них содержится сократительный аппарат, мембраны, подобные саркоплазматиче-скому ретикулуму и 7-трубочкам. [c.93]

Каждый вид организмов отличается своей видовой специфичностью белков. Даже в одном организме белки различных органов неодинаковы. В этом проявляется тканевая специфичность белков. В клетках мышц содержится белок миозин, молекулы которого способны сокращаться в эритроцитах находится гемоглобин, обеспечивающий передачу кислорода тканям белок, характерный для клеток кожи.— кератин, для клеток хряща — эластин, для костной ткани — коллаген клетки нервной ткани содержат — нейропротеины. [c.43]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология