Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

20.8: Цикл миозиновых (поперечных) мостиков
СОДЕРЖАНИЕ

JoVE Core
Biology

A subscription to JoVE is required to view this content.

Education
Cross-bridge Cycle
 
ТРАНСКРИПТ

20.8: Цикл миозиновых (поперечных) мостиков

По мере сокращения мышцы перекрытие между тонкими и толстыми нитями увеличивается, уменьшая длину саркомера - сократительной единицы мышцы, использующей энергию в виде АТФ. На молекулярном уровне это циклический, многоступенчатый процесс, который включает связывание и гидролиз АТФ и перемещение актина миозином.

Когда АТФ, прикрепленный к головке миозина, гидролизуется до АДФ, миозин переходит в высокоэнергетическое состояние, связанный с актином, создавая поперечный мостик. Когда АДФ высвобождается, головка миозина переходит в состояние низкой энергии, перемещая актин к центру саркомера. Связывание новой молекулы АТФ отделяет миозин от актина. Когда этот АТФ гидролизуется, миозиновая головка связывается с актином, на этот раз с частью актина ближе к концу саркомера. Регулирующие белки тропонин и тропомиозин, наряду с кальцием, работают вместе, чтобы контролировать взаимодействие миозин-актин. Когда тропонин связывается с кальцием, тропомиозин отодвигается от сайта связывания миозина на актине, позволяя миозину и актину взаимодействовать и происходить сокращение мышц.

Кальций

Как регулятор сокращения мышц, концентрация кальция в мышечных волокнах очень строго контролируется. Мышечные волокна находятся в тесном контакте с мотонейронами. Потенциалы действия в двигательных нейронах вызывают высвобождение нейромедиатора ацетилхолина в непосредственной близости от мышечных волокон. Это создает потенциал действия (деполяризацию) в мышечной клетке, который переносится вдоль плазматической мембраны и через инвагинации плазматической мембраны, называемые поперечными, или Т-канальцами.

Т-канальцы проходят глубоко в мышцу и соседствуют со специализированными органеллами эндоплазматической сети, называемыми саркоплазматической сетью, или SR. Кальций, секвестрированный внутри SR, высвобождается, когда управляемые напряжением ионные каналы (ионные каналы, которые открываются и закрываются в зависимости от локальных зарядов) открываются в ответ на деполяризацию, позволяя ионам кальция проникать в цитоплазму и сокращать мышцы.

Когда сигнал от мотонейронов прекращается, начинается расслабление мышцы, поскольку кальций перекачивается обратно в SR, снижая цитоплазматические уровни кальция и пополняя запасы кальция SR в рамках подготовки к следующему сокращению.

Дегенерация мышц

Здоровая мышца может сокращаться, но больная мышца часто теряет эту способность. Такие заболевания, как миастения, препятствуют стимуляции двигательных нейронов мышц, что приводит к атрофии мышц и уменьшению мышечной массы. Боковой амиотрофический склероз (БАС или болезнь Лу Герига) вызывает дегенерацию мотонейронов, что аналогичным образом приводит к дегенерации и атрофии мышц.


Литература для дополнительного чтения

Tags

Cross-bridge Cycle Muscle Contraction Thin Filaments Thick Filaments Sarcomere Length ATP Hydrolysis Myosin Head Actin Binding Cross Bridge Formation ADP Release ATP Dissociation Regulatory Proteins Tropomyosin Troponin Calcium Concentration Sarcoplasmic Reticulum

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter