Механизмы сокращения мышц

Скелетная мышца представляет собой сложную систему, преобразующую химическую энергию в механическую работу и тепло. Мышечное волокно является многоядерной структурой, окруженной мембраной и содержащей специализированный сократительный аппарат — миофибриллы. Кроме этого, важнейшими компонентами мышечного волокна являются митохондрии, системы продольных трубочек — саркоплазматическая сеть (ретикулум) и система поперечных трубочек — Т-система.

Сократительные белков миофибриллы состоят из актина и миозина. Актины представлены двойной нитью, закрученной в двойную спираль. В спирали располагаются молекулы белка тропомиозина и тропонина. Тропонин и тропомиозин играют важную роль в механизмах взаимодействия актина и миозина.

В процессе сокращения мышечного волокна в нем происходят следующие преобразования:

Передача возбуждения с двигательного нейрона на мышечное волокно происходит с помощью медиатора, возникает ПД. Таким образом, генерация ПД является первым этапом мышечного сокращения.

Вторым этапом является распространение ПД внутрь мышечного волокна по поперечной системе трубочек, которая служит связующим звеном между поверхностной мембраной и сократительным аппаратом мышечного волокна. Электрическая стимуляция места контакта приводит к активации ферментов. Таким образом, на первых этапах происходит преобразование электрического сигнала ПД в химический — повышение внутриклеточной концентрации Са₂+, т. е. электрохимическое преобразование.

Участие ионов Са₂+ в механизме взаимодействия актина и миозина опосредовано через тропонин и тропомиозин. Таким образом, четвертым этапом электромеханического сопряжения является взаимодействие кальция с тропонином.

Сократительная способность скелетной мышцы характеризуется силой сокращения, которую развивает мышца, длиной укорочения, степенью напряжения мышечного волокна, скоростью укорочения и развития напряжения, скоростью расслабления.