Определение мышечной клетки
мускул клетка, технически известный как миоцит, является специализированным клетка животного который может сократить его длину, используя ряд моторных белков, специально расположенных в клетке. В то время как несколько ассоциированных белков помогают, актин и миозин образуют толстые и тонкие нити, которые скользят мимо друг друга, сокращая небольшие единицы мышечной клетки. Эти единицы называются саркомерами, и многие из них работают сквозным в пределах большего волокна, называемого миофибрилла, Одна мышечная клетка содержит много ядер, которые прижимаются к клеточная мембрана, Мышечная клетка – это длинная клетка по сравнению с другими формами клеток, и многие мышечные клетки соединяются вместе, образуя длинные волокна, найденные в мышечная ткань.
Строение мышечной клетки
Как видно на рисунке ниже, мышечная клетка представляет собой компактный пучок многих миофибрилл. Каждая миофибрилла состоит из множества саркомеров, соединенных вместе и прикрепленных вплотную. Специализированная форма эндоплазматическая сеть известный как саркоплазматический ретикулум, распространяется в и вокруг этих пучков миофибрилл. Саркоплазматический ретикулум (сокращенно SR) концентрирует химическое вещество, необходимое для сокращения мышечных клеток, и активируется сигналами от нервных клеток. Сигналы проходят через поперечные канальцы (T-канальцы на рисунке ниже) после получения от нерва и активируют SR. Митохондрии плотно упакованы в мышечных клетках, чтобы обеспечить постоянный поток АТФ. Вся клетка покрыта специальной клеточной мембраной, известной как сарколеммы, Сарколемма имеет специальное отверстие, которое позволяет нервным импульсам проходить в поперечные канальцы.
Ниже взорван вид каждого саркомера, Каждый саркомер сделан в основном из толстых и тонких нитей. Толстые нити сделаны из повторяющихся единиц белка, известного как миозин. Миозин имеет маленькие головки, которые могут связываться с актиновым филаментом. Повторяющиеся единицы белка актина составляют тонкую нить. Актин поддерживается рядом вспомогательных белков, которые обеспечивают стабильность нитей и позволяют мышцам контролировать нервные импульсы.
Актиновые филаменты поддерживаются на каждом конце специализированными белками. Белок CapZ удерживает актин на Z-пластине, тогда как тропомодулин соединяется с концом каждого актинового филамента. Небулин соединяет CapZ с тропомодулином, обеспечивая структурную основу для удержания актиновых филаментов. Другой большой белок, титин, соединяет Z-пластинки вместе и предотвращает чрезмерное растяжение саркомера, когда он не сжимается. Эти белки не видны на изображении ниже.
Актин покрыт двумя дополнительными белками, тропонином и тропомиозином. Тропонин – маленький желтый шарик на изображении ниже, а тропомиозин – нитевидный белок, который следует за нитью актина. Белки миозина также можно увидеть. Головки вытянуты вверх из толстого волокна, состоящего из множества скрученных вместе хвостов миозина.
Функция мышечной клетки
Чтобы активировать мышцу, головной мозг посылает импульс на нервы. Нервный импульс движется вниз по нервным клеткам к нервно-мышечное соединение где нервная клетка встречает мышечную клетку. Импульс передается в нервную клетку и проходит по специализированным каналам сарколеммы, чтобы достичь поперечных канальцев. Энергия в поперечных канальцах заставляет SR высвобождать накопленный Ca2 +, наводняя цитоплазма с кальцием. Ca2 + оказывает особое влияние на белки, связанные с актином.
Тропонин, когда его нет в присутствии Ca2 +, будет связываться с тропомиозином и заставлять его покрывать миозин-связывающие сайты на актиновой нити. Это означает, что без Ca2 + мышечная клетка будет расслаблена. Когда Ca2 + вводится в цитозоль Тропонин высвобождает тропомиозин, а тропомиозин соскользнет с дороги. Это позволяет головкам миозина прикрепляться к нити актина. Как только это происходит, миозин может использовать энергию, полученную от АТФ, чтобы ползти вдоль нити актина. Когда многие саркомеры делают это одновременно, весь мускул сокращается.
В то время как только небольшой процент головок прикреплен за один раз, большое количество головок и постоянное использование АТФ обеспечивают плавное сокращение. Миозин ползет, пока не достигнет Z-пластины, и полное сокращение не было достигнуто. SR постоянно удаляет Ca2 + из цитоплазмы, и когда концентрация падает ниже определенного уровня, тропонин снова связывается с тропомиозином, и мышцы высвобождаются.
В то время как приведенная выше модель является обобщенной версией того, что происходит в скелетная мышца аналогичные процессы контролируют сокращения как сердечной, так и гладкая мышца, В сердечная мышца импульсы частично контролируются клетками кардиостимулятора, которые регулярно выпускают импульсы. Гладкая мышца отличается от скелетных мышц тем, что нити актина и миозина не организованы в удобные пучки. В то время как они организованы по-разному, гладкая мышца все еще действует на функционирование миозина и актина. Гладкая мышца может получить сигнал к сокращению из многих источников, включая нервная система и сигналы окружающей среды клетки получают из других частей тела.
викторина
1. Определенный сердце дефекты могут наследоваться генетически. Некоторые из этих дефектов возникают из-за генетический код ответственным за создание актина или миозина является мутантный вариант. Почему это повлияет на сердце?A. Актин и миозин контролируют сокращения сердцаB. Если ваши мышцы не работают, ваше сердце не может качать достаточно кровь имC. Сердце нуждается в АТФ, выделенном из миозина
Ответ на вопрос № 1
верно. Актин и миозин контролируют сокращения в каждой мышце. Если твой генетика содержат версию этих белков, которая не функционирует должным образом, сокращение мышц в целом будет затруднено или невозможно. Некоторые вариации генома миозина и актина содержат разновидности, которые работают, но не так хорошо, как нормальные вариации. Эти разновидности могут заставить сердце биться сильнее, чтобы не отставать, приводя к нерегулярному сердцебиению и негабаритному сердцу.
2. Ученый хочет увидеть, что мышцы будут делать без АТФ. Он помещает мышечную клетку в чашку Петри, но удаляет все АТФ из чашки и из клетки. Затем он добавляет Ca2 + в цитоплазму. Что из следующего произойдет?A. НичегоB. Миозин будет прикрепляться к актинуC. Мышца сократится
Ответ на вопрос № 2
В верно. В присутствии Ca2 + миозин сможет связываться с актином. Кальций высвобождает тропонин и сдвигает тропомиозин, открывая сайт связывания для прикрепления миозина. Тем не менее, миозин нуждается в АТФ, чтобы качать головами и ползти вдоль нити актина. Без этого миозин будет связываться с актином, но не сможет вообще перемещать или сокращать клетку. Кроме того, многие другие функции клетки требуют АТФ, и клетка обязательно погибнет.
3. В ходе научных исследований ученые обнаружили, что электрический ток будет стимулировать мышечную клетку, даже если эта клетка отсутствует у живого животного. Почему это так?A. Электричество заставляет белки связываться вместеB. Электричество такое же, как нервный импульсC. Электричество имитирует кальций, выделяющийся во время сокращения
Ответ на вопрос № 3
В верно. Нервные импульсы – это не что иное, как электрические напряжения, переносимые по клеточной мембране. Когда мышечная клетка подвергается воздействию определенных напряжений электричества, саркоплазматическая сеть высвобождает Ca2 +, так же, как если бы нервный импульс вызвал сокращение.
Ссылки
- Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C.A., Krieger, M., Scott, M.P., Bretscher, A.,. , , Мацудайра, П. (2008). Молекулярно-клеточная биология редактор Нью-Йорк: W.H. Фримен и Компания.
- Рис, Дж. Б., Урри, Л. А., Каин, М. Л., Вассерман, С. А., Минорский, П. В. и Джексон, Р. Б. (2014). Кэмпбелл Биология, десятое издание (том 1). Бостон: Pearson Learning Solutions.
- Сотрудники Blausen.com (2014). «Медицинская галерея Blausen Medical 2014». Вики-журнал медицины 1 (2). DOI: 10,15347 / wjm / 2014,010. ISSN 2002-4436.