Процессу сокращения мышцы предшествует возбуждение. Для того, чтобы мышечное волокно перешло в состояние возбуждения, необходимо воздействовать на ней раздражителем пороговой или надпороговой силы. В естественных условиях таким раздражителем является потенциал концевой пластинки в нервно-мышечном синапсе. Возникшее возбуждение распространяется по мембране мышечного волокна, а затем по Т-системе поступает к миофибриллам. С Т-трубочек импульс передаётся на L- цистерны, и под его влиянием из цистерн выходят ионы Са2+. Связываясь с регуляторными белками (тропонином), кальций вызывает изменение их конформации. В результате тропонин-тропомиозиновый комплекс смещается, открывая активные центры актина. Описанные процессы (распространение потенциала действия, выход ионов кальция из СПР) называются электромеханическим сопряжением.
Как только открываются активные центры, миозиновые головки сразу взаимодействуют с актиновой нитью и совершают гребущее движение (то есть поворачиваются на 120 градусов). Актиновая нить при этом смещаются вдоль миозиновой. После этого головка отсоединяется от активного центра актина (на этот процесс тратится энергия АТФ), возвращается в исходное положение и сразу присоединяется к следующему активному центру. Такие движения большого количества миозиновых головок (прикрепление к активному центру – поворот – отсоединение – прикрепление к следующему центру) повторяются циклически, в результате актиновые нити скользят вдоль миозиновых.
Движение протофибрилл друг относительно друга вызывает укорочение саркомеров, при этом размер I-дисков и H-полосок уменьшается, а размер А-диска – не меняется. Одновременное укорочение последовательно расположенных саркомеров приводит к уменьшению длины всей миофибриллы, а укорочение всех миофибрилл вызывает сокращение целой мышцы.
Следует понимать, что длина актиновых и миозиновых нитей во время мышечного сокращения не меняется, а происходит только их смещение друг относительно друга. При этом I-диски и Н-полоска уменьшаются, а размер А- дисков не меняется.
Сила и скорость сокращения мышцы зависят от количества одновременно вовлечённых в сокращение миозиновых мостиков. Если мостиков задействовано немного, сокращение будет быстрым, но несильным, если много - наоборот, сильным, но медленным.
Для расслабления мышцы необходимо, чтобы миозиновые мостики перестали взаимодействовать с нитями актина. Для этого нужно, чтобы регуляторные белки снова заблокировали активные центры, а для этого, в свою очередь, требуется, чтобы ионы Са2+ отсоединились от тропонина и переместились обратно в цистерны L-трубочек. Следует отметить, что ионы кальция не могут перейти обратно в цистерны пассивно, поскольку их концентрация в СПР всегда выше, чем в саркоплазме. Перемещение ионов Са2+ из саркоплазмы в цистерны осуществляется за счёт работы специальных кальциевых насосов, то есть с затратой энергии. Отсюда следует важный вывод: расслабление мышц – это процесс активный, протекающий с затратой энергии.
 |
 |