Физиология мышц 1. Проведение ПД по нерву 2. Передача ПД через синапс 3. Скелетные (поперечно-полосатые) мышцы. 4. Шаговый механизм мышечных сокращений. 5. Гладкие мышцы.

Проведение ПД по мембране ПД проводится от точки к каждой соседней ранее не возбужденной точке

Проведение ПД по миелинизированному нервному волокну

Синапс

Синаптическая щель Ширина нм Синаптическая щель заполнена синаптической жидкостью, своим составом напоминающей плазму крови.

Медиатор (химический посредник) Внутри нервного окончания имеется большое количество (до ) синаптических пузырьков (диаметром около 50 нм), содержащих химическое соединение ацетилхолин (АХ). Это химический передатчик возбуждения, носящий название - медиатор. Каждый пузырек содержит «квант» медиатора - около 10 4 молекул АХ. В синаптической бляшке содержится большое количество митохондрий, что свидетельствует о метаболической активности данного отдела нервного волокна.

Взаимодействие медиатора с постсинаптической мембраной Медиатор диффундирует по синаптической жидкости и большая часть молекул его достигает постсинаптической мембраны, где взаимодействует с холинорецептором. Результатом взаимодействия АХ с ХР является открытие хемовозбудимых ионных каналов. Селективный участок его имеет диаметр 0,65 нм. Через него могут проходить лишь положительные ионы (стенка канала электроотрицательна) натрия или кальция. Но в норме превалирует поток ионов натрия. Они по концентрационному градиенту из синаптической щели поступают внутрь мышечного волокна и деполяризуют постсинаптическую мембрану.

Нервно-мышечный синапс 1 - пресинаптическая мембрана, 2 - пузырьки с ацетилхолином, 3 - митохондрии, 4 - синаптическая щель, 5 - постсинаптическая мембрана, 7 - миофибриллы.

Выброс медиатора обеспечивает взаимодействие его с лиганд зависимыми структурами канала

Явление суммации. Обычно для передачи одного ПД высвобождается до миллиона молекул АХ ( везикул). Обозначения: а, б - деполяризация не достигает критического уровня, в - результат суммации - ВПСП

Переход ПКП в ВПСП ПД по нерву могут поступать с максимальной частотой до 1000 в с. В связи с тем, что рецепторы от предыдущего ацетилхолина освобождаются очень быстро (уже через 1- 1,5 мс), то новое выделение медиатора приводит к повторному открытию ионных каналов. Возникший новый ПКП наслаивается на еще не исчезнувшую предыдущую деполяризацию, суммируясь, увеличивает его амплитуду.

Восстановление медиатора в синаптической бляшке В нервном волокне происходит постоянное пополнение медиатора. Здесь имеется несколько механизмов восстановления везикул с медиатором. медиатор разрушается под действием фермента - холинэстеразы на холин и уксусную кислоту. Большая часть продуктов гидролиза ацетилхолина возвращается в синаптическую бляшку, где участвует в ресинтезе новых молекул медиатора, который поступает во вновь формирующиеся везикулы. Еще одним путем восстановления потраченного медиатора являются активные процессы местного синтеза АХ из других сырьевых источников с помощью соответствующих ферментов, имеющихся в пресинаптическом окончании. Третий путь: «подвоз» медиатора от тела нейрона - аксонный транспорт.

Депо кальция – саркоплазматический ретикулум 1- миофибриллы, 2 – саркоплазматический ретикулум, 3 – цистерны, 4 – Т-трубочки, 5 – базальная мембрана, 6 – митохондрии.

Схема строения мышечного волокна Саркомер - с двух сторон ограничен Z – линиями. Толстые – миозиновые, Тонкие – актиновые нити. Состояния: 1 - расслабленное, 2 – сокращенное.

Взаимодействие актиновых и миозиновых филаментов

Схема строения актиновых и миозиновых филаментов

Этапы «шагового» механизма Последовательные этапы: а – расслабление, б – соединение миозиновых головок с активным центром актина, в – поворот головки миозина и сближение - мембран, г – разрыв связи миозина с актином.

Кальмодулин - идентичен тропинину С, имеющемуся в тонких нитях Присоединяя Са 2+, кальмодулин способствует активации АТФазы и использованию энергии АТФ для связи активного центра актиновой нити и головки миозина и укорочению мышцы.

Кальций Деполяризация мембраны цистерн открывает электро возбудимые кальциевые каналы. В связи с тем, что в саркоплазме концентрация кальция менее М/л, а в саркоплазматическом ретикулуме - более М/л, начинается интенсивный выход ионов Са 2+ в саркоплазму. Выделившийся кальций и является инициатором мышечного сокращения. Достаточный для начала мышечного сокращения уровень кальция достигается через мс после прихода нервного импульса. Это скрытое, латентное время мышечного сокращения. В связи с тем, что скорость распространения ПД по сарколемме выше времени, необходимого для выделения Са 2+ из саркоплазматического ретикулума, то все фибриллы участка мышцы, иннервируемого одним нервом, сокращаются одновременно.

«Шаговый» механизм

Головка миозина и «шаг»

Роль кальция в мышечном сокращении 1 – Выброс медиатора в синаптическую щель. 2 – Освобождение активного центра актина. 3 – Расслабление мышцы (разрыв связи миозина с актином – АТФ-аза кальциевая).

Различные режимы сокращения мышц А - одиночное сокращение, Б – неполный тетанус, В – полный тетанус.

Соотношение ПД и рефрактерности 5 – фаза абсолютной рефрактерности, 6 – ф. относительной рефрактерности, 7 - экзальтации.

Электромиограмма (А – одиночные ДЕ; Б – мышца в целом)

Роль АТФ в мышечном сокращении а) сокращения (образования мостиков); б) расслабления (разрыва мостиков); в) работы Са-насоса (2 АТФ и 1 ион Са); г) работы Nа,К-насоса. Однако в саркоплазме мышцы АТФ относительно немного. Ее хватит лишь на несколько мышечных сокращений (примерно 8 одиночных сокращений).

Пути ресинтеза АТФ 1) креатинфосфокиназный (КФ): АДФ + КФ АТФ + К 2) гликолитический, З) аэробное окисление.

Максимальная мощность путей ресинтеза АТФ а) фосфагенный (КФ) - 3,6 моль АТФ/мин, б) гликолитический - 1,2 моль АТФ/мин, в) окислительный - при окислении глюкозы - 0,8 моль/мин, жиров - 0,4 моль/мин.

Двигательные единицы - Единичное нервное волокно мотонейрона и, иннервируемые им мышечные волокна, составляют одну ДЕ 1 - тело мотонейрона; 2 - ядро; 3 - дендриты; 4 - аксон; 5 - миелиновая оболочка аксона; 6 - концевые веточки аксона; 7 - нервно-мышечные синапсы.

Быстрые и медленные ДЕ Быстрые Большой мотонейрон. Много АТФ. Много КФ. Активный гликолиз. Сильные, но быстро устает. Медленные Малый мотонейрон. Меньше АТФ и КФ. Менее активный гликолиз. Много митохондрий (активное окисление). Способны выполнять длительную работу.

Гладкие мышцы