13. Источники энергетического обеспечения и энергетика мышечного сокращения.

Энергию сокращения мышечных волокон обеспечивает гидролиз АТФ. В мышечном волокне концентрация АТФ составляет 4 ммоль/л. Такой запас энергии достаточен для поддержания сокращения в течение не более 12 с.

Гидролиз АТФ: АТФ + Н₂0 = АДФ + Фосфат неорганический сопровождается освобождением энергии. Эта энергия затрачивается для совершения взаимодействия сократительных белков. Синтез АТФ осуществляется в митохондриях.

Три источника обеспечивают ресинтез (восстановление) АТФ:

1 Креатинфосфат быстро расщепляется, и освободившаяся фосфатная группа связывается с АДФ, восстанавливая запасы АТФ. Креатинфосфата в мышечном волокне мало, и для совершения сокращения его запасов хватает на 5-8 с.

2 Гликолиз - ферментативное разрушение гликогена, который накапливается в мышечных клетках. При гликолизе 1 молекула глюкозы распадается на 2 молекулы молочной кислоты и восстанавливает 2 молекулы АТФ. Процесс идет в саркоплазме при участии 10 ферментов в анаэробных условиях. Запасов АТФ, полученных в процессе гликолиза, хватает на 1 мин мышечного сокращения.

3. Окислительное фосфорилирование – главный источник ресинтеза АТФ. Расщепление 1 молекулы глюкозы в цикле Кребса восстанавливает 36 молекул АТФ. Процесс идет в аэробных условиях.

В динамическом режиме работоспособность мышцы определяется скоростью расщепления и ресинтеза АТФ. При этом скорость расщепления АТФ может увеличиваться в 100 раз и более. Ресин тез АТФ может обеспечиваться за счет окислительного расщепления глюкозы. Действительно, при умеренных нагрузках ресинтез АТФ обеспечивается повышенным потреблением мышцами глюкозы и кислорода. Это сопровождается увеличением кровотока через мышцы примерно в 20 раз, увеличением минутного объема сердца и дыхания в 2—3 раза. У тренированных лиц (например, спортсмена) большую роль в обеспечении повышенной потребности организма в энергии играет повышение активности митохондриальных ферментов.

При максимальной физической нагрузке происходит дополнительное расщепление глюкозы путем анаэробного гликолиза. Во время этих процессов ресинтез АТФ осуществляется в несколько раз быстрее и механическая работа, производимая мышцами также больше, чем при аэробном окислении. Предельное время для такого рода работы составляет около 30 с, после чего возникает накопление молочной кислоты, т. е. метаболический ацидоз, и развивается утомление.

Анаэробный гликолиз имеет место и в начале длительной физической работы, пока не увеличится скорость окислительного фосфорилирования таким образом, чтобы ресинтез АТФ вновь сравнялся с его распадом. После метаболической перестройки спортсмен обретает как бы второе дыхание.

14. Структура и функция гладких мышц и их роль в деятельности внутренних органов. Типы гладких мышц.

Структура (происхождение – несегментированной мезодермы - мезенхимы, скелетная мышца развивается из миотомов, входящих в состав элементов сегментированной мезодермы — сомитов):

• Веретенообразные клетки с острыми концами.

• Контактируют друг с другом.

• Всегда 1 ядро.

• Не имеют поперечной исчерченности – нет саркомеров.

• Z – пластинок нет, аналог – плотные тельца.

• Имеется 2 вида межклеточных контактов (связей): десмосомы – механические связи между клетками – в этих местах у соседних клеток отсутствует плазматическая мембрана, щелевые контакты – каналы химической связи – по ним двигаются ионы. Благодаря наличию контактов ГМК оказываются функционально объединенными в непрерывную функциональную единую сеть – синцитий, при этом каждая клетка обособлена.

• Гладкие мышцы иннервируются ВНС, не подчиняются воле (являются не произвольными).

• Контролируются химическими веществами, гормонами, ауто – и паракринно.

• ГМК эффективно расходуют энергию гидролиза АТФ для сокращения, используют лишь 15-20% против 40% у скелетных мышц.

• В ГМК, способных к генерированию ПД, деполяризацию мембраны ГМК вызывают ионы Са++, а не Na+,как в скелетных мышцах. В гладкой мускулатуре ПД имеют кальциевую природу.

• Расслабление ГМК происходит под действием одного из самых распространенных релаксирующих факторов – NO.

Функции гладкой мускулатуры.

1. Создают и поддерживают тонус (напряжение) стенок всех полых внутренних органов, например, в кровеносных сосудах – артериальное давление, в дыхательных – просвет (воздушный поток), в кишечнике – пассаж химуса.

2. Равномерно распределяют энергетические (нутриенты) вещества по пищеварительной трубке.

3. Выводят из организма продукты естественного метаболизма и лекарственные дериваты.

4. Обеспечивают эмоции: «волосы дыбом».

3 удивительных особенности ГМК:

• Автоматия – спонтанный ритм сокращений, обеспечивающий независимость функции всех полых органов от воли человека – гомеостаз.

• Базальный тонус стенок полых органов – длительное напряжение стенки, например, артерии, которое поддерживается на определенном низком уровне ионов Са++ в цитоплазме.

• Пластичность стенок и органов : даже при относительно большом увеличении объема (длины), например, при заполнении мочевого пузыря, ГМК его стенок могут увеличивать напряжение.

Гладкие мышцы подразделяются на: висцеральные (унитарные) и мультиунитарные. Деление основано на различной плотности их двигательной иннервации.

Висцеральные гладкие мышцы находятся во всех внутренних органах, протоках пищеварительных желез, кровеносных и лимфатических сосудах, коже. В висцеральных гладких мышцах двигательные нервные окончания имеются на небольшом количестве гладких мышечных клеток. Несмотря на это, возбуждение с нервных окончаний передается на все гладкие мышечные клетки пучка благодаря плотным контактам между соседними миоцитами — нексусам. Нексусы позволяют ПД и медленным волнам деполяризации распространяться с одной мышечной клетки на другую, поэтому висцеральные гладкие мышцы сокращаются одномоментно с приходом нервного импульса. Особенностью унитарных мышц является их сокращение на растяжение.

К мультиунитарным относятся ресничная мышца и мышца радужки глаза. Нервное окончание заканчивается на мембране каждой клетки, как у скелетных мышц. Эти ГМК не обладают спонтанной активностью, их активность имеет нейрогенную природу. Эфферентные нервы подходят к ГМК и образуют на них варикозные расширения. Каждая ГМК сокращается независимо от соседних. ГМК не генерируют ПД, фазные (быстрые) сокращения не возникают, сокращения носят тонический (медленный) характер. На растяжение не реагируют. ГМК бронхов, стенки крупных артерий относятся к этой группе.