Будова м'язів ,їх функції.Структура м'язового волокна. Саркомер(будова)

Ультраструктура міоцита (м'язового волокна)

Скелетне м'язове волокно є високоспеціалізованою клітиною, адаптованою до швидкого скорочення:

• Сарколема: Плазматична мембрана, що оточує м'язове волокно. Вона має здатність генерувати та проводити потенціал дії.

• Т-трубочки (поперечні трубочки): Це глибокі інвагінації сарколеми, які проходять поперек волокна. Вони забезпечують миттєву передачу нервового імпульсу (потенціалу дії) до найглибших частин клітини, забезпечуючи синхронне скорочення всіх міофібрил.

• Саркоплазматичний ретикулум (СР): Видозмінена ендоплазматична сітка, що охоплює кожну міофібрилу. Це головне внутрішньоклітинне депо іонів Кальцію (Ca²⁺), необхідних для скорочення.

• Саркоплазма: Цитоплазма, багата на мітохондрії (для синтезу АТФ), глікоген (запас глюкози) та міоглобін (білок, що зв'язує O₂​).

• Міoфібрили: Головні скоротливі структури, що складаються з тисяч повторюваних функціональних одиниць – саркомерів.

Саркомер: Функціональна одиниця

Саркомер – це базова скоротлива одиниця, розташована між двома послідовними Z-лініями (Z-дисками). Смугаста структура саркомеру зумовлена впорядкованим розташуванням двох основних типів білкових філаментів:

• Z-лінія: Межі саркомеру. До них кріпляться тонкі філаменти.

• I-диск (Ізотропний): Світла смуга, що містить тільки тонкі (актинові) філаменти. Вкорочується під час скорочення.

• А-диск (Анізотропний): Темна смуга, що відповідає довжині товстих (міозинових) філаментів. Його довжина не змінюється під час скорочення.

• Н-зона (H-band): Світліша центральна ділянка А-диска, що містить тільки товсті (міозинові) філаменти (без перекриття з актином). Зникає при повному скороченні.

Скоротливі та регуляторні білки:

• Актин: Білок тонких філаментів. Його нитка складається з двох спірально скручених ланцюгів. Кожен мономер актину має активний центр, здатний зв'язуватися з Міозином.

• Міозин: Білок товстих філаментів. Кожна молекула Міозину має довгий хвіст і дві голівки. Голівки Міозину мають подвійну функцію:

  1. Зв'язування з Актином (утворення кросмосту).

  2. АТФ-азна активність (гідроліз АТФ для отримання енергії руху).

• Тропоміозин: Нитьоподібний регуляторний білок, який у стані спокою блокує активні центри Актину.

• Тропонін: Комплекс із трьох субодиниць, розташований на Тропоміозині. Він містить місце зв'язування для іонів Ca2+.

3. Молекулярний механізм м’язового скорочення (Теорія ковзання ниток)

Скорочення відбувається за циклічним процесом утворення та розриву зв'язків між Міозином та Актином, що отримав назву Теорія ковзання ниток (Sliding Filament Theory).

1. Збудження та імпульс: Нервовий імпульс (потенціал дії) надходить до м'язового волокна. Імпульс поширюється сарколемою і, через Т-трубочки, швидко проникає до саркоплазматичного ретикулуму (СР).

2. Вивільнення Кальцію (Ca²⁺): СР у відповідь на потенціал дії масово вивільняє накопичені іони Ca²⁺ у саркоплазму.

3. Зняття блокади: Іони Ca²⁺ зв'язуються з білком Тропоніном. Це викликає конформаційну зміну всього комплексу Тропонін-Тропоміозин, і Тропоміозин зсувається, відкриваючи активні центри на Актині.

4. Утворення кросмосту: Голівка Міозину, яка вже "заряджена" енергією від гідролізу АТФ (ADP+Pi​ прикріплені), приєднується до відкритого активного центру на Актині.

5. Силовий удар (Power Stroke): Вивільнення ADP та Pi​ викликає поворот (згинання) голівки Міозину. Цей рух тягне актиновий філамент до M-лінії (центру саркомеру). Саркомер вкорочується.

6. Роз'єднання: Нова молекула АТФ зв'язується з голівкою Міозину. Це викликає її від'єднання від Актину (розрив кросмосту).

7. Перезарядка: Голівка Міозину гідролізує нову молекулу АТФ (ATP→ADP+Pi), знову "випрямляється" і готова приєднатися до наступного активного центру Актину.

• Цикл повторюється, доки є висока концентрація Ca²⁺ та достатній запас АТФ.

• Розслаблення: Після припинення нервового імпульсу Ca²⁺ активно закачуються назад у СР (це теж енергозалежний процес, вимагає АТФ). Концентрація Ca²⁺ у саркоплазмі падає, Тропонін повертається до початкової форми, Тропоміозин знову блокує Актин.

V. Узагальнення та систематизація знань (8 хв)

Тест "Ультраструктура та механізм скорочення"

1. Функціональною одиницею скорочення м'яза є ділянка міофібрили між двома Z-лініями, яка називається:

а) Міофібрила;

б) Міоцит;

в) Саркомер;

г) Сарколема.

1. Товсті нитки саркомеру складаються з білка:

а) Актин;

б) Тропонін;

в) Тропоміозин;

г) Міозин.

1. Які іони необхідні для запуску м'язового скорочення?

а) K⁺;

б) Na⁺;

в) Cl⁻;

г) Ca²⁺.

1. Білок, який безпосередньо зв'язує іони Ca²⁺ для ініціації скорочення:

а) Міозин;

б) Тропоміозин;

в) Тропонін;

г) Актин.

1. Що є безпосереднім джерелом енергії для "силового удару" міозинової голівки?

а) Глюкоза;

б) Фосфокреатин;

в) Гідроліз АТФ;

г) Кисень.

1. Мембранна органела міоцита, що слугує депо Ca²⁺:

а) Мітохондрія;

б) Ядро;

в) Лізосома;

г) Саркоплазматичний ретикулум.

1. Яка зона саркомеру вкорочується під час скорочення, оскільки містить лише тонкі (актинові) нитки?

а) А-диск;

б) I-диск;

в) Н-зона;

г) Z-лінія.

1. Що відбувається з Н-зоною під час повного м'язового скорочення?

а) Розширюється;

б) Залишається незмінною;

в) Зникає;

г) Перетворюється на Z-лінію.

1. У стані спокою місця зв’язування на Актині закриті білком:

а) Міозин;

б) Тропоміозин;

в) Тропонін;

г) АТФаза.

1. Для від'єднання міозинової голівки від актину (для розслаблення) необхідна:

а) Вода;

б) Іон Na⁺;

в) Нова молекула АТФ;

г) Нейромедіатор.

1. Процес, який ілюструє Теорія ковзання ниток:

а) Зміна довжини філаментів;

б) Зсув тонких філаментів відносно товстих;

в) Поділ м'язового волокна;

г) Утворення нових саркомерів.

1. Вгинання сарколеми, що забезпечують швидку передачу нервового імпульсу всередину міоцита:

а) Міофібрили;

б) Т-трубочки;

в) Саркоплазматичний ретикулум;

г) Саркоплазма.

Завдання 4. Логічні пари "Зв'язок структури і функції"

Встановіть відповідність

Ключ: 1-В, 2-А, 3-З, 4-Ж, 5-Д, 6-Г, 7-Б, 8-Е, 9-К, 10-И.

VI. Підсумки уроку та оцінювання (1 хв)

Короткий висновок: М'язове скорочення – це високоорганізований і енергозалежний процес, заснований на взаємодії білків Актину та Міозину, який регулюється іонами Кальцію та забезпечується АТФ.

Рефлексія: Що сьогодні було найскладнішим, а що — найцікавішим у механізмі скорочення? Яка роль Кальцію?

VII. Домашнє завдання та рефлексія (1 хв)

Домашнє завдання:

1. Опрацювати § (відповідний до теми "Будова та робота м'язів").

2. Профільне завдання (на вибір): Підготувати коротке повідомлення/схему про механізми забезпечення м'язів АТФ (креатинфосфатний, гліколітичний, аеробний) або про відмінності роботи повільних і швидких м'язових волокон.