Көлденең жолақты бұлшықеттердің құрылымы мен бұлшықеттің жиырылу механизмін арасындағы байланыс. Биология, 10 сынып, дидактикалық материал.

Қосымша 3

Бұлшықеттің жиырылуы

Бүкіл дене бұлшық еттері көлденең жолақты бұлшық еттер адамның еркіне байланысты денені қозғалысқа келтіреді, тепе-теңдікті сақтауға қатысады, т.б. Бұлшық ет талшықтары көптеген миофибрилдерден құралған

9-сурет. Бұлшық еттің микроқұрылымы: 1 – саркомерлер; 2 – сарколемма; 3 – саркоплазма; 4 – ядро; 5 – миофибрилдер; 6 – миофиламенттер

Əрбір бұлшық ет жүйке талшықтарымен қамтамасыз етіледі.Қаңқа еті көлденең жолақты миоциттерден тұрады. Ұзындығы 10см-дей, кейде одан да ұзын, ені 12-70 мкм болатын талшықтар ұзын,цилиндр тəрізді болып келеді. Бұлшық ет саркоплазмасы миоглобин белогына бай. Миоглобин гемоглобинге ұқсап оттегін байланыстырады. Бұлшық ет талшығының пішініне жəне саркоплазмалық миоглобиннің мөлшеріне қарай-күрең қызыл, ашықтау жəне аралық бұлшық ет талшықтары болады. Саркопазмасы көп талшықтар қызарып баяу жиырылады, ал саркоплазмасы аз талшықтар ақшылданып өте тез жиырылатын қасиеті бар, бірақ тез шаршайды. Миоцитті қаптаған қабықша – сарколемманың саркоплазмаға қарай шыққан көлденең Т-өсінділері болады. Олар миофибрилді саркомерлерге бөлетін Z мембраналарының тұсында пайда болады. Сарколемманың ішкі жағында, миофибрилдер тобының сыртында олармен қатар жатқан саркоплазмалық ретикулум мембрананың Т-өсіндісіне жеткенде кеңіп, Са²⁺ иондарына толы қуыс (цистерна)құрады. Осы сарколеммалық бір көлденең Т-өсіндісімен оның екіжағындағы екі ретикулум цистернасының түйіскен жері (жасуша ішіндегі 3 элементтен тұратын триада) – ішкі синапс деп аталады.

Бұлшық еттің жиырылғанда қысқаруы мен босаңсығанда ұзарып,қалпына келуі саркоплазмадағы миофибрилдердің ұзындығына байланысты.

Саркомерлер грек тілінен аударғанда sarcos – ет, meros – бөлік деген мағынаны білддіреді, яғни саркомер бұлшық ет талшығының жиырылғыш протеиндік жіпшелері – миофибрилдердің кұрылымдық жəне қызметтік бірлігі (10-сурет). Саркомерлер қатарынан орналасқан екі телофрагма (Z) сызығы (линиясы) аралығындағы миофибрилл бөлігі. Ол актин миофиламентінен кұралған ашық түсті екі жарты изотропты (I) белдеулерден (дискілерден) жəне олардың аралығындағы миозин миофиламентінен түзілген күңгірт түсті толық анизотропты (А) белдеуден (дискіден) түзілген. А дискісінің орталығымен мезофрагма (М) сызығы (линиясы) өтеді. Миозин жіпшелері миофибрилдердің күңгірт (А) бөлігінде, ал актин ашық (І) бөлігінде бірінен соң бірі кезектесіп орналасқандықтан, микроскоппен қарағанда жолақ-жолақ болып көрінеді.

10-сурет. Саркомер – көлденең жолақты бұлшық еттің құрылымдық жəне қызметтік бірлігі. Көлденең қима бойынша түрлері: А – жіңішке жіпшелер торы, Ə – астасқан бөлігі, Б – саркомер орталығы, В – жуан жіпшелер торы. Электрондық микрография (Modifi ed from Vander, Sherman, Luciano Human Physiology, McGraw-Hill)

11-сурет. Миозин – молекулалық мотор: 1 – екі шиыршықтан құралған оралымды катушка, 2 – ауыр тізбектер, 3 – жеңіл тізбектер 4,6 – АТФ байланыстырушы орындар, 5 – актин байланыстырушы орын (Modifi edfrom Vander, Sherman, Luciano Human Physiology, McGraw-Hill)

Миозин S1 фрагменті кристалдық құрылымы (Ruegg et al., (2002) News Physiol Sci 17:213-218)

Миозин шиыршықты 150 молекуладан тұратын домалақ бастары, мойны мен құйрық бөлімдерінен (терминал) тұратын молекулалық мотор болып табылады. Миозиннің домалақ бастары құрылымы мен қасиеттерін зерттеу үшін көбіне, тұтас миозиннен кез келген иондық əсер кезінде ерігіштігімен ерекшеленетін S1 қолданылады. Ол миозин басының негізгі қасиеттерін толық сақтайды (11-, 13-суреттер). Əр жіпшенің ұшындағы алмұрт тəріздес екі домалақ (глобула) бастары миозиннің білік бөлігімен иілгіш «топсалы» үлескі-мойыны арқылы байланысқан. Осыған орай миозиннің білігіне қарағанда осы домалақ бас бөлігі миозиннің негізгі қызметін атқарады, яғни қозғалыс (актинмен өзара байланысуға) жəне күш өндіру қабілетіне (АТФ-азалық белсенділікке) ие болып келеді. Миозиннің жуан бөлігі диаметрі 5-7 нм, ал ұзындығы 19-21 нм. Сəйкесінше аталмыш домалақ өсінділері арқылы (көлденең-көпір) миозин (~ 5 нм) актинге жабысады. Миозиннің осы өсіндісінің АТФ қышқылын ыдырататын ферменттік қасиеті бар. Бұл қасиеті актинмен байланысқанда 10 есе жоғарылайды.

12-сурет. Бұлшық еттің негізгі жиырылғыш элементі (саркомерлер актомиозин кешенінің бірі) – актин құрылымы

Актин шиыршықты жіпшелерден тұрады, олардың ішінде əрбір 40 нм аралығында домалақ басы бар тропонин молекуласы жəне тропомиозин нәруызы кездеседі. Тропомиозин жіпшелері жиырылмаған бұлшық етте актиннің миозин өсінділері жабысатын жерін жауып,миозиннің актинге жабысуына кедергі жасайды (12-, 13-суреттер).

Бұлшық еттің жиырылу жəне босаңсу механизмін, бұлшық ет жиырылған кезде талшықтар неліктен қысқаратынын түсіндіруде қазірге уақытта З. А. Хаскельдің «белок талшықтарының жылжуы» теориясы айрықша қолдау тауып отыр. Бұл теория бойынша бұлшықет жиырылған сəтте актин талшықтары миозин бойымен толығымен сырғып, толығынан олардың ара-арасына кіреді (13-суретті қараңыз). Мұның салдарынан миофибрилдердің ашық бөлімі (І)қысқарады, тіпті жоғалып та кетеді, ал күңгірт бөлімі (А) оның қақ ортасындағы тек миозин жіпшелерінен тұратын ашыңқы (Н) зонасы жоғалып, одан əрі күңгірттене түседі жəне күңгірт бөлімдері (А) бір-біріне жақындайды. Осы сəтте миофибрилдерді жай микроскоппен қараса, оның көлденең жолақтығынан айырылғанын көруге болады. Актин жəне миозин жіпшелерінің ұзындығы бұлшықет жиырылғанда өзгермейді, яғни қысқармайды. Тек актин жіпшелері миозин жіпшелерінің арасына енгендіктен саркомер қысқарады.Бірнеше миллиондаған саркомерлердің қысқаруы миофибрилді əжептəуір қысқартады.

13-сурет. Көлденең жолақты бұлшық еттің жұмыс істеуі. Талшықтардың жылжу моделі. (From Vander, Sherman, Luciano Human Physiology,

Қосымша 4

Сәйкестердіту

(Дұрыс жауабы мұғалімге нұсқаулықтан алсаңыз болады)