Мышечное сокращение и подвижность клеток

Мы рассмотрели несколько биологически важных внутриклеточных структур, имеющих характер частицы и выполняющих определенные более или менее известные функции. Понимание природы этих частиц может послужить выяснению ряда других динамических процессов, происходящих в живой клетке и, следовательно, в тканях. Если взять, к примеру, мышечное сокращение, то в нем в единый комплекс сплетаются влияние нервного импульса, гистологической структуры мышц, молекулярного строения мышечных белков, их ферментативных свойств, биохимических реакций, электрохимических изменений и ряда тепловых и физико-механических процессов. В простейших организмах функции подвижности и возбудимости связаны практически с одними и теми же биологическими структурами, но в результате дифференцирования в процессе эволюции они проявляются затем в различных специализированных структурах в конечном счете в скелетной мускулатуре и нервной системе. Естественно, что структура и биохимические процессы в мышечной и нервной тканях отличаются необычайной сложностью и их рассмотрение следует отнести к области специальной литературы. [c.312]

После мышечного сокращения наиболее изученным типом клеточной подвижности является движение ресничек. Реснички (и жгутики)-это миниатюрные волосовидные образования толщиной около 0,25 мкм, содержащие в середине пучок параллельно расположенных микротрубочек. Они к[меются на поверхности клеток многих типов и встречаются у большинства животных и некоторых низших растений. Их главная функция состоит в продвижении жидкости вдоль поверхности клетки или в проталкивании клетки сквозь толщу воды. Простейшие, например, используют реснички для собственного передвижения и для сбора пищевых частиц. В организме человека огромное множество ресничек, принадлежащих клеткам эпителия (до 10 и более на 1 см ), покрывает поверхность нижних дыхательных путей, где они заставляют постоянно двигаться вверх слой слизи с частицами осевшей пыли и остатками отмерших клеток. Реснички обеспечивают также продвижение яйцеклетки по яйцеводу. [c.88]

Тшты молекулярных моторов. Мостиковая гипотеза генерации силы была сформулирована более 40 лет тому назад. За истекшие годы была расшифрована структура саркомера и составляющих его белков, с высоким временным разрешением исследована механика и энергетика мышечного сокращения, изучена биохимия реакции гидролиза АТФ актомиозином. Однако молекулярный механизм трансформации химической энергии АТФ в механическую работу продолжает оставаться неясным. Со времени открытия Энгельгардтом и Любимовой АТФазной активности актомиозина и последующей локализации АТфазного центра в глобулярном субфрагменте миозина, субфрагмент 1 начинает претендовать на роль основного элемента мышечного двигателя . В последнее время эти притязания получают все большее обоснование. Исследования, проведенные с помощью так называемых искусственных подвижных систем показали, что субфрагмент 1 способен осуществлять движение по иммобилизованным актиновым нитям без участия не только миозиновых нитей, но и субфрагмента 2. Обнаружен целый ряд других миозиноподобных молекулярных моторов , включая многочисленное семейство одноголовых миозинов, а также кинезин и цитоплазматический динеин. Предполагают, что в каждой клетке имеется не менее 50 различных молекул, использующих энергию гидролиза АТФ для осуществления движения по актиновым филаментам или по микротрубочкам. В связи с этим вопрос о механизме трансформации энергии с помощью миозина приобретает все большее значение. Недавние успехи в расшифровке структуры глобулярного фрагмента миозина — субфрагмента 1 — позволили прояснить некоторые детали этого механизма. [c.253]

Как отмечалось, инициация мышечного сокращения ияи генерация различных форм немышечной подвижности так или иначе связаны с изменением концентрации кальция внутри клетки. В состоянии покоя уровень ионов кальция внутри клетки составляет 10 —10 М, а после стимуляции редко возрастает выше М. Мы не приводим анализ механизмов, обеспечивающих изменение концентрации кальция внутри клетки. Отметим только, что в принципе существует два источника повышения концентрации кальция. Кальций может входить в клетку снаружи, где его концентрация составляет 10 —10 М. Этот вход обеспечивается путем открывания специальных Са -каналов, расположенных в наружной мембране. Кальций может освобождаться и из внутриклеточных резервуаров. Внутриклеточным хранилищем кальция является саркоплазматический (эндоплазматический) ретикулум. Чтобы стал возможным этот процесс, надо обратимо изменить проницаемость мембран ретикулума для кальция и выпустить кальций из депо внутрь клетки. После окончания стимуляции необходимо восстановить проницаемость наружных или внутриклеточных мембран для кальция и либо закачать кальций обратно внутрь ретикулума, либо вывести его из клетки наружу. Соотношение вошедшего внутрь клетки внешнего и внутреннего кальция различно в разных органах и тканях. Также довольно существенно различаютхм механизмы, обеспечивающие выброс кальция из депо или его вход через наружную мембрану. Тем не менее конечным результатом является довольно быстрое и сравнительно резкое увеличение концентрации кальция внутри клетки. [c.209]

На сперматозоидах млекопитающих было, в частности, показано, что аденозинтрифосфат играет при сокращении хвоста сперматозоида, по-видимому, такую же роль, какую этому соединению приписывают в механизме сокращения мышечного волокна. Так, например, было установлено, что при движении сперматозоидов в анаэробных условиях в чисто солевых средах наблюдается постепенное затухание подвижности клеток, сопровождающееся распадом в них запаса АТФ. При добавлении глюкозы или при продувании воздуха через такую суспензию подвижность сперматозоидов быстро восстанавливается. Одновременно наблюдается и восстановление концентрации АТФ в клетках до исходного уровня (И. И. Р1ванов). [c.456]

У человека мышцы составляют от 28 —32 % (женш,ины) до 35 —45 % (мужчины) массы тела. Мышцы образованы мышечной тканью, способной сокраш аться под действием нервных импульсов отсюда вытекает главная физиологическая роль мышц, которая заключается в способности к напряжению и сокращению, в результате чего организм приобретает возможность двигаться и сопротивляться воздействию на него механических сил. Различные формы подвижности в той или иной степени характерны практически для всех живых организмов. Но только у животных в ходе эволюции появились специализированные клетки и ткани, главной функцией которой является генерация движения, в основе которого лежит перемещение двух систем белковых нитей, образованных актином и миозином за счет энергии гидролиза АТФ. [c.475]

Удлиненное брюшко рака состоит из ряда сегментов-(рис. 14.3). Дорсальные кутикулярные пластинки каждого-сегмента подвижно сцеплены друг с другом, и поэтому при сокращении сегментарных мышц брюшко сгибается. Оно способно ударять подобно хвосту, что служит для рака способом быстрого ухода от опасности. Мышцы состоят из волокон двух типов — из обычных мышечных волокон, приводящих в движение абдоминальные сегменты, и пз видоизмененных мышечных волокон, содержащих окончания сенсорных клеток. Видоизмененные волокна почти не участвуют в движении, но осве- домляют сенсорные клетки о состоянии напряжения или удлинения мышцы. Эти мышечные волокна образуют пучки двух типов в зависимости от того, являются ли они медленными> (с медленной суммацией сокращения) или быстрыми волокнами (с дискретными сокращениями). Соответственно имеются медленно и быстро адаптирующиеся рецепторные клетки (см. рис. 8.8 и 14.3). [c.351]

Использование электронной микроскопии с высоким разрешением позволило понять ультраструктурную основу этого взаимодействия на толстых филаментах удалось увидеть множество боковых отростков, образующих поперечные мостики между толстыми филаментами и расположенными на расстоянии 13 нм от них тонкими филаментами (рис. 10-6). В настоящее время известно, что при сокращении мышцы толстые и тонкие нити перемещаются относительно друг друга именно с помошью этих поперечных мостиков, которые работают циклично, подобно рядам миниатюрных весел. Взаимодействующие белки тонких и толстых филаментов были вьщелены и охарактеризованы, получив соответственно названия актин (этот белок содержится в цитоскелетных структурах в наибольших количествах) и миозин (он обычно встречается в ассоциации с актином в клеточных структурах, ответственных за подвижность). Практически все, что мы знаем сейчас об этих двух важных белках, имеющихся почти во всех эукариотических клетках, является результатом изучения актина и миозина, экстрагированных из мышечной ткани. [c.78]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология