Физиология мышечного сокращения: электромеханическое сопряжение

Механизм одиночного мышечного сокращения, роль кальция, актина и миозина, гидролиз АТФ, а также виды тетануса и трупное окоченение.

Пройти как урок →

Одиночное мышечное сокращение

График одиночного мышечного сокращения включает три последовательные фазы, отражающие переход от электрического возбуждения к механическому ответу мышечного волокна.

Электромеханическое сопряжение

Электромеханическое сопряжение — это концепция, объясняющая преобразование электрического возбуждения мембраны мышечного волокна в механическое сокращение. Процесс начинается в нервно-мышечном синапсе и заканчивается скольжением миофиламентов.

  1. В пресинаптическом окончании выделяется ацетилхолин, который поступает в синаптическую щель.
  2. Ацетилхолин связывается с Н-холинорецепторами мышечного типа (НМ) на постсинаптической мембране.
  3. Возникает локальная деполяризация, достаточная для активации потенциал-зависимых натриевых каналов.
  4. Развивается потенциал действия, который распространяется по сарколемме и далее по Т-трубочкам — впячиваниям мембраны вглубь волокна.
  5. В Т-трубочках активируются дигидропиридиновые рецепторы, механически связанные с рианодиновыми рецепторами 1-го типа терминальных цистерн саркоплазматического ретикулума (L-трубочек).
  6. Через рианодиновые рецепторы кальций массивно выходит из цистерн в саркоплазму, резко повышая внутриклеточную концентрацию Ca2+.

Молекулярный механизм сокращения

Сокращение реализуется на уровне взаимодействия двух ключевых сократительных белков — актина и миозина. В покое активные центры актина закрыты регуляторным комплексом тропомиозин–тропонин, что предотвращает спонтанное сокращение.

Расслабление и трупное окоченение

Расслабление мышцы требует энергии и активного транспорта кальция обратно в саркоплазматический ретикулум. Новая молекула АТФ связывается с миозиновой головкой и обеспечивает её отсоединение от актина, возвращая в исходное положение.

При отсутствии АТФ (например, после смерти организма) головки миозина остаются прочно сцепленными с актином — развивается трупное окоченение (rigor mortis), при котором мышцы становятся ригидными и непослушными.

Тетанус и его виды

Тетанус — длительное сокращение мышцы, возникающее при частом ритмическом раздражении, когда новые стимулы поступают до полного расслабления волокна. Различают несколько вариантов в зависимости от частоты раздражителя.

Ключевые моменты

Следующий урок → Химический синапс: строение, этапы передачи сигнала и типы рецепторов