근육 이완 이완 인자 생화학. 근육 수축 및 이완의 생화학적 메커니즘

수축하는 동안 근육에서 발생하는 주기적 생화학 반응은 "머리"(두꺼운 원형 섬유의 미오신 분자의 파생물)와 얇은 원형 섬유의 활성 중심인 돌출부 사이의 접착력이 반복적으로 형성되고 파괴되도록 합니다. 미오신 필라멘트를 따라 유착 형성 및 액틴 필라멘트 촉진에 대한 작업은 정밀한 제어와 상당한 에너지 소비가 모두 필요합니다. 실제로 섬유 수축의 순간에는 각 활성 센터인 선반에 분당 약 300개의 접착이 형성됩니다.

앞에서 언급했듯이 ATP의 에너지만 근육 수축의 기계적 작업으로 직접 변환될 수 있습니다. 미오신의 효소 중심에 의해 가수분해된 ATP는 전체 단백질 미오신과 복합체를 형성합니다. 에너지로 포화된 ATP-미오신 복합체에서 미오신은 구조를 변경하고 외부 "치수"와 함께 이러한 방식으로 미오신 필라멘트의 성장을 단축시키는 기계적 작업을 수행합니다.

휴식 중인 근육에서 미오신은 여전히 ​​ATP와 연결되어 있지만 ATP의 가수분해 절단 없이 Mg++ 이온을 통해 연결됩니다. 미오신과 휴지 상태의 액틴 사이의 유착 형성은 트로포미오신과 트로포닌의 복합체에 의해 방지되어 액틴의 활성 중심을 차단합니다. Ca ++ 이온이 결합되어 있는 동안 차단이 유지되고 ATP가 분할되지 않습니다. 신경 자극이 근섬유에 도달하면 방출 펄스 송신기– 신경 호르몬 아세틸콜린. Na + 이온을 사용하면 sarcolemma 내부 표면의 음전하가 중화되고 탈분극이 발생합니다. 이 경우 Ca ++ 이온이 방출되어 트로포닌에 결합합니다. 차례로 트로포닌은 전하를 잃기 때문에 활성 중심 - 액틴 필라멘트의 돌출부가 해제되고 액틴과 미오신 사이에 접착이 나타납니다(얇고 두꺼운 원형 섬유의 정전기적 반발이 이미 제거되었기 때문에). 이제 Ca ++의 존재하에 ATP는 미오신의 효소 활성의 중심과 상호 작용하고 분열하며 변환 된 복합체의 에너지는 접착력을 줄이는 데 사용됩니다. 위에서 설명한 분자 이벤트의 사슬은 마이크로 커패시터를 재충전하는 전류와 유사하며, 전기 에너지는 즉시 그 자리에서 기계적 작업으로 변환되며 다시 재충전해야 합니다(계속 진행하려면).

접착이 파열된 후 ATP는 분할되지 않고 다시 미오신과 효소-기질 복합체를 형성합니다.

M–A + ATP -----> M – ATP + A또는

M-ADP-A + ATP ----> M-ATP + A + ADP

이 순간에 새로운 신경 자극이 도착하면 "재충전" 반응이 반복되고, 다음 자극이 도착하지 않으면 근육이 이완됩니다. 이완 동안 수축된 근육이 원래 상태로 복귀하는 것은 근육 기질 단백질의 탄성력에 의해 제공됩니다. 근육 수축에 대한 현대적인 가설을 제시하면서 과학자들은 수축 순간에 액틴 필라멘트가 미오신 필라멘트를 따라 미끄러지며 수축 단백질의 공간 구조 변화(나선 모양의 변화)로 인해 단축이 가능하다고 제안합니다.

휴식 시 ATP는 가소화 효과가 있습니다. 미오신과 결합하여 액틴과의 유착 형성을 방지합니다. 근육 수축 중 분열, ATP는 Ca ++ 이온의 공급인 "칼슘 펌프"의 작업뿐만 아니라 접착 단축 과정에 에너지를 제공합니다. 근육에서 ATP의 분열은 매우 빠른 속도로 발생합니다. 분당 근육 1g당 10마이크로몰입니다. 근육의 총 ATP 비축량은 작기 때문에(최대 전력으로 0.5-1초 동안만 사용할 수 있음) 정상적인 근육 활동을 보장하려면 ATP가 분할되는 것과 동일한 속도로 ATP를 복원해야 합니다.

강의 4. 근육 수축을 위한 에너지, 근육 운동 중에 발생하는 생화학적 과정.

구조 재합성.

특히 ATP만이 화학적 에너지(인산염 결합에 있는 자유 부분)를 운동의 기계적 에너지(비행, 달리기 및 미끄러짐)로 변환할 수 있습니다. 그녀는 에너지를 제공접착력이 단축되는 과정, 전체 근육 수축또한 수축과 관련된 Ca ++ 이온 형성을 위한 에너지를 공급합니다. 살아있는 세포는 집중적인 근육 작업을 포함하여 약 0.25% 수준의 ATP 작업 농도를 지속적으로 유지합니다. (신진 대사 위반의 경우) ATP 농도의 증가가 발생하면 근육의 수축성이 방해 받고 ( "걸레"처럼 보일 것입니다), 감소가 발생하면 엄격함이 발생합니다-상태 지속적인 비 통과 수축 ( "석화"). ATP의 작업 농도는 1초의 강력한 작업(3-4개의 단일 수축)에 충분합니다. 장기간 근육 활동을 하는 동안 ATP를 회복시키는 반응으로 인해 ATP의 작업 농도가 유지됩니다. 신진대사 과정에서 정상적인(장기적인) 근육 활동을 보장하기 위해 ATP는 분할되는 것과 동일한 속도로 회복됩니다.

ATP의 분해는 효소 가수분해 반응이며 다음 방정식으로 표현할 수 있음을 기억하십시오.

ATP 분해효소 + ATP + H2O ---> ADP + H3PO4

ATP 재합성을 위한 에너지(분할 중에 방출됨 - 1mol당 약 40kJ)는 에너지 방출(이화작용)과 함께 진행되는 반응을 통해 얻어야 합니다. 따라서 세포 수준에서 ATP 가수분해 반응은 ATP 재합성을 제공하는 반응과 관련이 있습니다. 이러한 반응 과정에서 조성에 인산염 그룹이 있는 중간 고에너지 화합물이 형성되며, 이는 자유 에너지의 보유량과 함께 ADP로 전달됩니다. 이러한 전달 반응(트랜스퍼 " 지휘봉”) phosphotransferase 효소에 의해 촉매되는 것은 transphosphorylation 또는 rephosphorylation 반응이라고합니다. ATP 재합성에 필요한 거대 에너지 화합물은 예를 들어 크레아틴 포스페이트(symplast에 축적됨)와 같이 지속적으로 존재하거나 산화 과정(이화작용)에서 형성(디포스포글리세린산, 포스포피루브산)됩니다.

근육 활동 중 ATP 재합성은 두 가지 방식으로 수행될 수 있습니다. 산소의 참여가 없는 반응으로 인해 - 혐기성(근육으로의 산소 전달에 시간이 없거나 어려울 때) 및 세포의 산화 과정(참여 우리가 숨을 쉬고 운동 선수가 부하 상태에서 그리고 휴식의 초기 단계에서 빠르게 흡입하는 산소).

인간의 골격근에서 ATP 재합성이 수행되는 동안 세 가지 유형의 혐기성 과정이 확인되었습니다.

- 크레아틴 포스포키나제 반응 인산 크레아틴과 ADP 사이의 재인산화로 인해 ATP 재합성이 일어나는 (인산화 또는 무산소 혐기성 과정);

- 해당과정 (젖산 혐기성 과정), 여기서 ATP 재합성은 탄수화물의 효소적 혐기성 분해 과정에서 수행되어 젖산의 형성으로 끝납니다.

- 미오키나아제 반응, ADP의 특정 부분의 탈인산화로 인해 ATP 재합성이 수행되는 경우;

프로세스를 비교하고 수량화하려면 다양한 종류근육 활동 중 에너지 전환은 세 가지 주요 기준을 사용합니다.

- 전력 기준 -주어진 과정(운동)에서 에너지 전환율을 나타냅니다.

- 용량 기준 -에너지 물질의 총 매장량을 반영합니다(방출된 에너지 및 수행된 작업량으로 측정).

- 효율성 기준 - ATP 재합성에 소비된 에너지와 이 과정(운동) 동안 방출되는 총 에너지 사이의 비율을 나타냅니다.

혐기성 및 호기성 에너지 변환 프로세스는 전력, 용량 및 효율성이 다릅니다. 혐기성 과정은 고강도, 유산소 과정의 단기 운동 중 - 중간 강도의 장기 작업 동안 우세합니다.

이동성은 모든 생명체의 특성입니다. 지시된 움직임은 세포 분열, 분자의 능동적 수송, 단백질 합성 동안의 리보솜의 움직임, 근육 수축 및 이완 동안 염색체가 분리될 때 발생합니다. 근육 수축은 생물학적 이동성의 가장 진보된 형태입니다. 근육 운동을 포함한 모든 운동은 일반적인 분자 메커니즘을 기반으로 합니다.

인간에게는 여러 유형이 있다 근육 조직. 줄무늬 근육 조직은 골격근(우리가 자발적으로 수축할 수 있는 골격근)을 구성합니다. 평활근 조직은 내부 장기 근육의 일부입니다. 위장관, 기관지, 요로, 혈관. 이 근육은 우리의 의식과 상관없이 무의식적으로 수축합니다.

이번 강의에서는 스포츠의 생화학에서 가장 큰 관심을 받는 골격근의 수축과 이완의 구조와 과정에 대해 알아보도록 하겠습니다.

기구 근육 수축현재까지 완전히 공개되지 않았습니다.

다음은 잘 알려져 있습니다.

1. ATP 분자는 근육 수축을 위한 에너지원입니다.

2. ATP 가수분해는 효소 활성을 갖는 미오신에 의해 근육 수축 동안 촉매됩니다.

3. 근육 수축의 방아쇠 메커니즘은 신경 운동 자극에 의해 유발되는 근세포의 근질 내 칼슘 이온 농도의 증가입니다.

4. 근육이 수축하는 동안 근원섬유의 가는 필라멘트와 두꺼운 필라멘트 사이에 교차교 또는 유착이 나타납니다.

5. 근육 수축 중에 가는 실이 두꺼운 실을 따라 미끄러져 근원 섬유와 전체 근육 섬유가 전체적으로 단축됩니다.

근수축의 기전을 설명하는 가설은 많지만 가장 합리적인 것은 소위 말하는 "슬라이딩 실" 또는 "로잉 가설"의 가설(이론).

쉬고 있는 근육에서는 가늘고 두꺼운 필라멘트가 끊어진 상태입니다.

신경 충동의 영향으로 칼슘 이온은 근형질 세망의 수조를 떠나 얇은 필라멘트 단백질 인 트로포닌에 부착됩니다. 이 단백질은 구성을 변경하고 액틴의 구성을 변경합니다. 그 결과 가는 필라멘트의 액틴과 두꺼운 필라멘트의 미오신 사이에 가로 다리가 형성됩니다. 이것은 미오신의 ATPase 활성을 증가시킵니다. 미오신은 ATP를 분해하고 이 경우 방출되는 에너지로 인해 미오신 머리가 경첩이나 보트 노처럼 회전하여 근육 필라멘트가 서로를 향해 미끄러집니다.

회전하면 실 사이의 다리가 부러집니다. 미오신의 ATPase 활성이 급격히 감소하고 ATP 가수분해가 멈춥니다. 그러나 신경 자극이 더 도달하면 위에서 설명한 과정이 다시 반복되기 때문에 가로 다리가 다시 형성됩니다.

각 수축 주기에서 1분자의 ATP가 소모됩니다.

근육 수축은 두 가지 과정을 기반으로 합니다.

수축성 단백질의 나선형 비틀림;

주기적으로 반복되는 미오신 사슬과 액틴 사이의 복합체 형성 및 해리.

근육 수축은 운동 신경의 끝판에 활동 전위가 도달함으로써 시작되며, 여기서 신경 호르몬 아세틸콜린이 방출되고, 그 기능은 충동을 전달하는 것입니다. 첫째, 아세틸콜린은 아세틸콜린 수용체와 상호작용하여 sarcolemma를 따라 활동 전위를 전파합니다. 이 모든 것은 근육 섬유로 돌진하는 Na + 양이온에 대한 sarcolemma의 투과성을 증가시켜 sarcolemma의 내부 표면에 있는 음전하를 중화시킵니다. sarcoplasmic reticulum의 가로 tubules는 sarcolemma에 연결되어 여기 파동이 전파됩니다. 세관에서 여기 파동은 액틴과 미오신 필라멘트의 상호 작용이 발생하는 영역에서 근원 섬유를 묶는 소포와 수조의 막으로 전달됩니다. 신호가 근형질 세망의 탱크에 전송되면 후자는 그 안에 위치한 Ca 2+를 방출하기 시작합니다. 방출된 Ca 2+는 Tn-C에 결합하여 트로포미오신으로 전달된 다음 액틴으로 전달되는 형태 변화를 일으킵니다. 액틴은 그대로 그것이 위치한 얇은 필라멘트의 구성 요소와 함께 복합체에서 방출됩니다. 다음으로, 액틴은 미오신과 상호 작용하며, 이 상호 작용의 결과로 유착이 형성되어 가는 필라멘트가 두꺼운 필라멘트를 따라 이동할 수 있습니다.

힘 생성(단축)은 미오신과 액틴 사이의 상호 작용 특성 때문입니다. 미오신 막대는 미오신의 구형 머리가 액틴의 특정 영역에 결합 될 때 회전이 발생하는 영역에서 가동 힌지를 가지고 있습니다. 액틴 필라멘트(가는 필라멘트)가 H 영역으로 수축되는 이유는 미오신과 액틴 사이의 수많은 상호작용 부위에서 동시에 발생하는 이러한 회전입니다. 여기에서 그림과 같이 서로 접촉하거나(최대 단축 시) 서로 겹칩니다.

안에

그림. 감소 메커니즘: ㅏ- 휴식 상태; 비– 적당한 수축; 안에- 최대 수축

이 과정을 위한 에너지는 ATP의 가수분해에 의해 공급됩니다. ATP가 미오신 ATPase의 활성 중심이 있는 미오신 분자의 머리 부분에 부착될 때 가는 필라멘트와 두꺼운 필라멘트 사이에는 연결이 형성되지 않습니다. 나타나는 칼슘 양이온은 ATP의 음전하를 중화시켜 미오신 ATPase의 활성 중심과의 수렴을 촉진합니다. 그 결과, 미오신의 인산화가 일어나며, 즉 미오신에 에너지가 충전되어 액틴과의 접착을 형성하고 가는 필라멘트를 이동시키는 데 사용됩니다. 가는 실이 한 단계 진행되면 ADP와 인산이 악토미오신 복합체에서 절단됩니다. 그런 다음 새로운 ATP 분자가 미오신 머리에 부착되고 전체 과정이 미오신 분자의 다음 머리로 반복됩니다.

ATP 소비는 근육 이완에도 필요합니다. 운동 충동의 작용이 끝난 후 Ca 2+는 근형질 세망의 수조로 들어갑니다. Th-C는 이와 관련된 칼슘을 잃어 트로포닌-트로포미오신 복합체의 구조적 변화를 초래하고 Th-I는 다시 액틴 활성 부위를 닫아 미오신과 상호 작용할 수 없게 만듭니다. 수축성 단백질 영역의 Ca 2+ 농도는 역치 아래로 떨어지고 근육 섬유는 액토미오신을 형성하는 능력을 잃습니다.

이러한 조건에서 수축 시 변형된 기질의 탄성력이 인수되어 근육이 이완됩니다. 이 경우 디스크 A, 영역 H 및 디스크 I의 두꺼운 스레드 사이의 공간에서 가는 스레드가 제거되어 원래 길이를 얻고 Z 라인은 동일한 거리만큼 서로 멀어집니다. 근육이 가늘어지고 길어집니다.

가수분해율 ATP근육 작업 중 1분에 근육 1g당 최대 10마이크로몰입니다. 일반 주식 ATP따라서 근육의 정상적인 기능을 보장하기 위해 작습니다. ATP소모된 것과 동일한 속도로 복원되어야 합니다.

근육 이완긴 신경 충동의 수신이 중단 된 후에 발생합니다. 동시에 sarcoplasmic reticulum의 수조 벽의 투과성이 감소하고 칼슘 펌프의 작용으로 ATP의 에너지를 사용하여 칼슘 이온이 수조로 들어갑니다. 운동 충동이 멈춘 후 세망 수조로 칼슘 이온을 제거하려면 상당한 에너지 소비가 필요합니다. 칼슘 이온의 제거는 농도가 높은 방향, 즉 삼투압 구배에 대해 두 개의 ATP 분자가 각 칼슘 이온을 제거하는 데 사용됩니다. 근육질의 칼슘 이온 농도는 초기 수준으로 급격히 감소합니다. 단백질은 휴식 상태의 형태 특성을 다시 획득합니다.

따라서 근육 수축 과정과 근육 이완 과정은 모두 ATP 분자 형태의 에너지가 필요한 활성 과정이며,

수백 개의 근절로 구성된 평활근에는 근원섬유가 없습니다. 얇은 실은 sarcolemma에 부착되고 두꺼운 실은 섬유 내부에 있습니다. 칼슘 이온도 수축의 역할을 하지만 평활근에는 칼슘 이온이 있는 수조가 없기 때문에 수조가 아닌 세포외 물질로부터 근육으로 들어갑니다. 이 과정은 느리므로 평활근이 천천히 작동합니다.

연방 교육 기관

V.G.의 이름을 딴 펜자 주립 교육 대학교 벨린스키

자연 지리 학부 학술 위원회 회의에서 채택됨 프로토콜 번호 ___ 날짜 "___" _________ 2006

학장 ________________

L.V. Krivosheeva 승인

교무처장

______________________________

엄마. 피아틴

교육 작업 프로그램

"근육 수축의 생화학"분야에서

전문을 위해

020208 (012300) - "생화학"

자연지리학부

생화학과

2006년 펜자

징계에 대한 주 교육 표준의 요구 사항

색인

자격 요건

전문 생화학자의 준비는 생화학 부서의 생물학적 학부 또는 부서에서 수행됩니다. 생화학자 전문가의 주요 교육 프로그램의 구현은 기본 교육 및/또는 업무 경험이 있는 교사와 가르친 분야의 프로필에 있는 출판물을 제공해야 하며, 과학 및 과학적 방법론 작업을 체계적으로 수행하고 출판물에 의해 확인되어야 합니다. 학위 및 직위를 보유한 교사의 비율은 67% 이상이어야 합니다. 특수학문 교원은 원칙적으로 해당 전문분야의 학력과 경험이 있어야 한다.

징계의 목표와 목적

"근육 수축의 생화학"과정은 정상 및 병리학 적 조건에서의 분자 구조 및 근육 기능의 기초뿐만 아니라 신체 운동 및 스포츠 중에 발생하는 생물학적 과정의 특징을 학생들에게 알려야합니다.

근육 수축의 생화학은 생화학의 한 분야이며 이론 및 실험 물리학, 분자 생물학, 인간 생리학 및 의학 분야의 교차점에 있습니다.

과정의 내용은 근육 조직에서 단백질의 구조 및 작용 메커니즘의 특징, 근육 활동의 에너지 공급 및 정상적인 조건에서의 생화학 적 과정 및 동안에 대한 주제로 구성됩니다. 신체 활동그리고 병리학에서. 이 과정의 연구를 통해 미래의 전문가는 분자 수준에서 신체의 근육 조직에서 발생하는 과정의 본질과 중요성을 이해할 수 있습니다.

코스 목표: 인간 생화학에 대한 기본 정보와 체육 실습에서 이 지식을 사용할 가능성을 결합합니다.

코스 목표:

근육 활동 중 신진 대사 기능에 대한 최신 정보를 제공합니다.

생화학적 기초 공개:

운동 중 몸의 변화

피로 과정

복구 프로세스

훈련 적응

훈련 방법

훈련 과정의 효율성

스포츠 공연

개발 운동 특성그리고 지구력 운동 선수

음식

선수의 상태를 모니터링

이 프로그램은 전문 020208(012300) "생화학"에 등록한 학생들을 위한 고등 전문 교육의 주 교육 표준에 따라 작성되었습니다.

이 전공의 커리큘럼에 따르면 "근육수축의 생화학" 과정은 68시간이 배정되며, 이 중 교실 34시간, 자습 34시간입니다. 34시간 수업 중 34시간이 강의다. 코스는 학점을 제공합니다.

학기별 학습시간 분포 및 학습유형

학기

징계의 내용

소개

근육 수축의 생화학 주제. 코스의 목적과 내용. 간략한 역사적 개요. 생화학자 양성을 위한 교과목으로서의 근육수축 생화학의 가치. 자연 과학의 일반 시스템에서 근육 수축의 생화학 적 위치.

세포질의 근골격계

세포 골격의 수축성 단백질.

섬유 구조의 유형: 미세 필라멘트, 미세 소관, 중간 필라멘트. 기능의 구조와 조절.

섬모의 구조와 움직임. 박테리아의 모터 장치.

콜라겐

콜라겐의 종류. 콜라겐 분자 구조의 특징. 콜라겐 합성. 콜라겐 이상으로 인한 유전 질환.

근육 조직의 구조와 화학 성분

근육 조직의 분류.

줄무늬 근육의 형태 학적 조직. 근섬유의 구조. 줄무늬 근육의 화학적 구성. sarcoplasm을 구성하는 근육 단백질: myoglobin, parvalbumin. 수축성 단백질: 미오신, 액틴, 악토미오신, 트로포미오신, 트로포닌 T, 트로포닌나, 트로포닌 C, - 및 -액틴. 비단백질성 질소 추출물. 질소가 없는 물질.

심장 근육과 평활근의 화학 성분의 특징.

개체 발생에서 근육 조직의 화학적 구성의 변화.

5. 기능적 근육 생화학

근육 수축의 생화학적 주기. 근육 수축 및 이완 조절: 줄무늬 근육의 액틴 조절, 평활근의 미오신 조절. 칼슘 이온과 조절 단백질의 역할.

6. 근육 활동 중 생체 에너지 과정

근육 활동 중 ATP 재합성의 혐기성(미오키나제, 크레아틴 포스포키나제 및 해당) 및 호기성(산화적 인산화) 경로. 다른 힘과 강도의 근육 활동 동안 ATP 재합성의 다른 경로의 비율. 다른 에너지원을 켜는 순서.

7. 생화학 연습스포츠

산소 수송 및 근육 침착의 생화학적 특징. 직장에서의 산소 소비, 산소 결핍 및 산소 부채. 운동의 에너지 비용과 산소 요구량.

훈련의 영향으로 근육계, 내장, 혈액 및 중추신경계에서 일어나는 생화학적 변화. 휴식 기간 동안 피로와 함께 표준 및 최대 작업 중 생화학 적 변화. 훈련 및 훈련 중 생화학 적 변화의 순서. 오버트레이닝 중 생화학적 변화.

분류에 대한 생화학적 근거 스포츠 운동상대적인 힘으로. 주기 운동(달리기, 수영, 자전거 타기, 스키, 스케이팅) 및 비주기 운동(역도, 권투, 체조, 레슬링) 중 신체의 생화학적 변화.

8. 병리학에서 근육의 생화학적 변화

주제별 대략적인 시간 분포

p/n

통제 작업의 예시 주제

1. 근육 조직의 유형. 근육 구조. 근육 수축의 생화학. 근육 활동 중 대사 - 테스트.

문학

기본:

추가의:

2. 다양한 힘과 지속 시간의 운동을 수행할 때 신체의 생화학적 변화. 피로와 회복의 생화학적 요인. 생화학적 적응의 규칙성 스포츠 훈련. 지구력, 속도-강도 특성, 스포츠 성능의 생화학적 기반. - 문제 해결.

문학

기본:

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5. 볼코프 N.I. 근육 활동의 생화학. - 중.: 올림픽 스포츠, 2001.

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7. 야코블레프 N.N. 운동의 화학. - 패 .: 나우카, 1983

추가의:

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3. Lehninger A. 생화학. T. 1 - 3. M .: Mir, 1985

지식의 최종 통제 형식 - 테스트

오프셋에 대한 질문 목록의 예

근육 활동 중 신진 대사의 특징.

근육과 근섬유의 종류. 근육 섬유의 구조적 조직. 근육 조직의 화학 성분.

수축과 이완 동안 근육의 구조적 및 생화학적 변화. 근육 수축의 분자 메커니즘.

근육 수축 및 이완 조절: 줄무늬 근육의 액틴 조절, 평활근의 미오신 조절. 칼슘 이온과 조절 단백질의 역할.

에너지 생성 메커니즘의 일반적인 특성. 크레아틴 포스포키나아제, 해당 작용, 미오키나아제, ATP 재합성의 호기성 메커니즘. 다른 힘과 강도의 근육 활동 동안 ATP 재합성의 다른 경로의 비율. 다른 에너지원을 켜는 순서.

근육 활동 중 생화학 적 과정의 일반적인 변화 방향. 작업 근육으로의 산소 수송 및 근육 활동 중 소모.

근육 운동 중 개별 기관 및 조직의 생화학적 변화. 근육 운동 중 생화학적 변화의 특성에 따른 신체 운동의 분류.

피로의 생화학적 요인.

회복 과정의 생화학적 기초.

사람의 신체 기능을 제한하는 요소. 운동선수의 유산소성 및 무산소성 수행의 지표.

운동선수의 경기력에 대한 훈련의 영향. 나이와 운동 능력.

속도-강도 품질의 생화학적 특성. 운동선수의 스피드-스트렝스 훈련 방법의 생화학적 기초.

지구력의 생화학적 요인. 지구력 개발에 기여하는 훈련 방법.

신체 활동, 적응 및 훈련 효과. 생화학적 적응의 발달 패턴과 훈련 원리. 훈련 중 신체의 적응 변화의 특이성.

훈련 중 적응 변화의 가역성. 훈련 중 적응 변화의 순서.

훈련 중 훈련 효과의 상호 작용. 훈련 과정에서 적응의 주기적 개발.

원칙 합리적인 영양운동선수. 신체의 에너지 소비와 수행 된 작업에 대한 의존성. 운동 선수의 식단에서 영양소의 균형.

근육 활동을 제공하는 음식의 개별 화학 성분의 역할. 영양 보충제및 체중 조절.

생화학 적 통제의 작업, 유형 및 조직. 연구 대상 및 기본 생화학적 매개변수. 혈액 및 소변 구성의 주요 생화학 적 지표, 근육 활동 중 변화. 근육 활동 중 신체의 에너지 공급 시스템 개발의 생화학 적 제어.

운동 선수의 신체 훈련, 피로 및 회복 수준에 대한 생화학 적 제어. 스포츠에서 도핑 통제.

II. 보고서 작성: 다양한 스포츠의 생화학적 기초.

계획:

훈련 중 에너지 시스템의 연결 및 적응

호기성 및 혐기성 과정의 힘과 능력

신체의 생화학적 변화

피로와 회복 과정

훈련 중 적응 변화의 특이성

식품 생화학

징계의 교육적 및 방법론적 지원

Alberts B., Bray D., Lewis J., Ruff M., Roberts K., Watson J. 세포의 분자 생물학. 3권으로. 2판. - 남: 1994년 미르

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추가 문학

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전문 0202028 (012300) - "생화학"에 대한 "근육 수축의 생화학"분야 커리큘럼이 생화학과 회의에서 논의되고 승인되었습니다.

회의록 번호 _____ 날짜 "____" _____________ 2006

머리 생화학과

생물학 박사, 교수 _________________________________ М.Т. 겐진

(서명)

자연 지리 학부의 방법론 협의회 승인

회의록 번호 _______________ 날짜 "_____" ___________ 2006

방법론 위원회 의장

자연 지리 학부,

기술 과학 후보자, 부교수 _____________________ O.V. 조르킨

(서명)

작성자:

캔디. 바이올. 과학, 부교수 Petrushova O.P. __________________________________________

(서명)

3장. 기능적 근육 생화학

3.1. 근육 수축의 메커니즘

근육 시스템의 다기능에도 불구하고 근육의 주요 기능은 운동, 즉 수축과 이완의 구현입니다. 근육 수축은 ATP의 가수 분해 분해의 화학 에너지가 기계적 에너지로 변환되는 복잡한 기계 화학적 과정입니다. 척추동물의 횡문근 수축 과정의 구조적 기초를 고려해보자. 이 과정이 가장 많이 연구되었기 때문이다. 언급한 바와 같이, 횡문근의 수축 시스템은 서로에 대해 미끄러지는 겹치는 단백질 필라멘트로 구성됩니다(그림 9, A 참조).

E. Huxley와 R. Niedergerke, X. Huxley 및 J. Henson이 제안한 모델에 따르면, 근원섬유가 수축할 때 한 실의 시스템이 다른 시스템으로 침투합니다. 즉, 실이 서로 미끄러지기 시작합니다. 그것은 근육 수축의 원인이었습니다.

수축은 ATP의 가수분해 동안 방출된 에너지로 인해 발생합니다. 줄무늬 근육에서 수축은 Ca 2+ 이온의 농도에 따라 달라지며, 이는 근육질 세망(sarcoplasmic reticulum)에 의해 조절되며, 이는 휴식 시 Ca 2+를 축적하고 신경 자극이 가해질 때 방출하는 특수 막 시스템입니다. 근육 섬유 (그림 11, A, B 참조).

1) 미오신 "머리"는 ATP를 ADP 및 H 3 PO 4(P i)로 가수분해할 수 있지만 가수분해 산물의 방출을 보장하지는 않습니다. 따라서, 이 공정은 본질적으로 촉매적이라기보다 오히려 화학양론적이다(그림 10, a 참조).

3) 이 상호작용은 액틴-미오신 복합체로부터 ADP 및 H 3 RO 4의 방출을 보장합니다. 액토미오신 결합은 45°각도에서 가장 낮은 에너지를 가지므로 미오신과 원섬유축의 각도가 90°에서 45°(대략)로 변하고 액틴은 근절의 중심을 향해(10-15nm) 전진합니다. (그림 10, c 참조) (그림 9B의 노 젓는 배 모델에 따른 "스트로크");

쌀. 9. 척추동물의 골격근 조직

근육 수축의 메커니즘

4) 새로운 ATP 분자가 미오신-F-액틴 복합체에 결합합니다(그림 10, d 참조).

5) 미오신-ATP 복합체는 액틴에 대한 친화도가 낮기 때문에 F-액틴에서 미오신(ATP) "머리"가 분리됩니다. 마지막 단계는 실제로 이완이며, 이는 ATP가 액틴-미오신 복합체에 결합하는 것에 분명히 의존합니다(그림 10e 참조). 그런 다음 주기가 다시 시작됩니다.

쌀. 십.근육 수축의 생화학적 주기

ATP가 존재하는 한 사이클이 반복됩니다. 500개의 두꺼운 필라멘트 미오신 "머리"의 각 "획"은 10nm의 이동을 일으킵니다. 강한 수축 동안 스트로크 속도는 초당 약 5회입니다. ATP 가수 분해의 각주기에서 미오신의 "머리"는 새로운 액틴 분자와 상호 작용하여 미오신과 액틴 필라멘트의 상호 슬라이딩, 즉 근섬유 수축이 발생합니다.

3.2. 근육 수축 및 이완 조절

모든 근육의 수축은 앞에서 설명한 일반적인 메커니즘에 따라 발생합니다. 다른 기관의 근육 섬유는 수축 및 이완 조절의 분자 메커니즘이 다를 수 있지만 Ca 2+ 이온은 항상 주요 조절 역할을 합니다. 근원 섬유는 배지에 특정 농도의 칼슘 이온이 존재할 때만 ATP와 상호 작용하고 ATP와 수축하는 능력이 있다는 것이 입증되었습니다. 가장 큰 수축 활성은 약 10-6-10-5 M의 Ca 2+ 이온 농도에서 관찰됩니다. 농도가 10-7 M 이하로 떨어지면 근섬유는 존재하는 곳에서 긴장을 단축하고 발달시키는 능력을 상실합니다. ATP의.

현대 개념에 따르면 휴식 중인 근육(근원섬유 및 원섬유간 공간)에서 Ca 2+ 이온의 농도는 근형질 세망의 구조(세관 및 소포)에 의한 결합의 결과로 임계값 미만으로 유지됩니다. -이 구조의 일부인 calsequestrin이라고 하는 특별한 Ca 2+ 결합 단백질의 참여와 함께 T-시스템이라고 합니다.

sarcoplasmic reticulum의 tubule과 cistern의 광범위한 네트워크에 의한 Ca 2+ 이온의 결합은 단순한 흡착이 아닙니다. 이것은 근형질 세망의 ATP Ca 2+ 의존성 ATPase가 분해되는 동안 방출되는 에너지로 인해 수행되는 활성 생리학적 과정입니다. 이 경우 매우 독특한 그림이 관찰됩니다. 즉, 원섬유간 공간에서 Ca 2+ 이온의 방출 속도가 동일한 이온에 의해 자극됩니다. 일반적으로 이러한 메커니즘을 생리학에서 잘 알려진 나트륨 펌프와 유추하여 "칼슘 펌프"라고 합니다(그림 11, B 참조).

충분히 높은 농도의 ATP가 존재할 때 살아있는 근육이 이완 된 상태에있을 가능성은 칼슘 작용의 결과로 근원 섬유를 둘러싼 환경에서 Ca 2+ 이온 농도의 감소로 설명됩니다 ATPase 활성의 발현과 섬유의 액토미오신 구조의 수축성이 여전히 가능한 한도 이하인 펌프. 신경(또는 전류)에 의해 자극될 때 근섬유의 급격한 수축은 막 투과성의 급격한 변화와 그 결과 일정량의 Ca 2+ 방출의 결과입니다 sarcoplasmic reticulum과 T-system의 cistern과 tubule에서 sarcoplasm으로 이온이 이동합니다(그림 11, A, B 참조).

언급한 바와 같이, Ca 2+ 이온에 대한 액토미오신 시스템의 "민감성"(즉, Ca 2+ 이온의 농도가 10-7로 감소할 때 ATP를 절단하고 ATP의 존재하에서 수축하는 액토미오신의 능력 상실) M) 트로포미오신과 관련된 트로포닌 단백질(F-액틴의 필라멘트에 있음)의 수축 시스템에 존재하기 때문입니다. 트로포닌-트로포미오신 복합체에서 Ca 2+ 이온은 트로포닌에 정확하게 결합합니다(트로포닌의 C-서브유닛은 속성이 칼모듈-

쌀. 열하나. 근육 수축 조절

잘). Ca 2+ 이온의 결합은 트로포닌 분자의 구조적 변화를 일으키며, 이는 명백히 전체 트로포닌-트로포미오신 간상체의 이동과 미오신과 상호작용하여 수축성 복합체를 형성하고 활성을 형성할 수 있는 액틴 활성 부위의 차단을 해제합니다. Mg 2+ -ATPase. 이것은 근육 수축 주기를 시작합니다(그림 11B 참조).

E. Huxley에 따르면 미오신 필라멘트를 따라 액틴 필라멘트의 촉진에서 중요한 역할은 미오신 분자의 "머리"인 필라멘트 사이를 일시적으로 닫는 가로 다리에 의해 수행됩니다. 따라서 주어진 순간에 액틴 필라멘트에 부착된 다리의 수가 많을수록 근육 수축력이 커집니다.

마지막으로, 여기가 멈추면 근질 내 Ca 2+ 이온의 함량이 감소하고(칼슘 펌프), 결과적으로 트로포닌 C와 Ca 2+ 복합체가 해리되고, 트로포닌이 원래 형태를 회복하고, 액틴에 대한 미오신의 결합 부위는 즉, 미오신 필라멘트의 "머리"가 액틴 필라멘트에 부착되는 것을 멈춥니다. ATP가 있으면 근육이 이완되고 길이가 원래 길이에 도달합니다. ATP 공급이 중단되면(산소 결핍, 흡입 중독 또는 사망), 근육은 경직 상태가 됩니다. 두꺼운(미오신) 필라멘트의 거의 모든 가로 다리가 얇은 액틴 필라멘트에 부착되어 근육이 완전히 고정됩니다.

4장. 근육 활동의 바이오 에너지

4.1. 시스템 및 메커니즘의 일반적인 특성

근육 활동의 에너지 공급

3장에서 볼 수 있듯이 ATP는 근육 활동을 위한 즉각적인 에너지원입니다. 에너지의 방출은 ATP 분자가 ADP와 오르토인산염으로 효소 가수분해되는 동안 발생합니다.

칼슘 2+ -ATPase

ATP + H 2 O ADP + H 3 RO 4.

ΔQ = 7.3kcal 또는 30kJ

근육 수축 과정에서 화학 에너지는 근육의 기계적 작업으로 변환되고 이완 중에는 근형질 세망으로 Ca 2+의 활성 수송을 제공합니다. Na + -K + -ATPase의 작용을 위해 골격근에서 다량의 ATP가 소모되는데, 이는 근육에서 Na + 및 K + 이온의 특정 농도를 유지하여 sarcolemma에 전기화학적 전위를 생성합니다.

따라서 근육 세포에 ATP 형태의 충분한 에너지를 가진 수축 장치를 제공하려면 이 화합물의 지속적인 재합성이 필요합니다.

근육의 ATP 함량은 미미하며 원시 조직 질량의 약 5mmol ∙ kg -1(0.25-0.40%)입니다. 근육 내 ATP 농도가 증가하면 myosin ATPase가 억제되어 근원섬유에서 액틴과 미오신 필라멘트 사이의 유착 형성 및 근육 수축을 방지하고 2mmol 이하로 감소하기 때문에 비교적 일정한 수준으로 유지됩니다 ∙ 원시 조직 덩어리의 kg -1은 세망에서 Ca 2+ 펌프의 작동과 근육 이완 과정을 위반합니다. 근육 섬유의 ATP 매장량은 0.5-1.5 초 또는 최대 힘의 3-4 단일 수축과 같은 매우 짧은 시간 동안만 강렬한 작업의 성능을 보장할 수 있습니다. 더 많은 근육 작업은 붕괴 산물로부터 ATP의 빠른 회복(재합성)과 붕괴 중에 방출되는 에너지의 양으로 인해 수행됩니다.

ADP + H 3 RO 4 + ΔQ → ATP.

인산을 첨가하는 반응을 인산화라고 하고, 인산을 한 물질에서 다른 물질로 옮기는 반응을 재인산화라고 합니다.

쌀. 12. 근육 조직의 에너지 대사

골격근 및 기타 조직에서 ATP 재합성을 위한 에너지원은 조직(인산 크레아틴, ADP)에 존재하거나 글리코겐, 지방산 및 기타 에너지 기질(예: 대사 산물)의 이화 중에 형성되는 에너지가 풍부한 인산염 함유 물질입니다. diphosphoglyceric 및 phosphopyruvic acid), 또한 다양한 물질의 호기성 산화로 인한 미토콘드리아 막을 가로 지르는 양성자 (H +) 구배의 에너지.

어떤 생화학적 과정이 ATP 분자 형성에 에너지를 제공하는지에 따라 조직에서 ATP 재합성을 위한 4가지 메커니즘 또는 경로가 있습니다(그림 12 참조). 각 메커니즘에는 고유한 대사 및 생체 에너지 기능이 있습니다. 근육 운동의 에너지 공급에는 수행되는 운동의 강도와 기간에 따라 다른 메커니즘이 사용됩니다.

ATP 재합성은 산소의 참여 없이 일어나는 반응(혐기성 메커니즘) 또는 흡입된 산소의 참여(호기성 메커니즘)로 수행될 수 있습니다.

정상 상태에서 조직에서의 ATP 재합성은 주로 유산소성으로 이루어지며, 강한 근육 활동 중에는 근육으로의 산소 전달이 어려울 때 조직에서 ATP 재합성의 혐기성 기전도 증가한다. 인간의 골격근에서는 ATP 재합성의 3가지 유형의 혐기성 경로와 1가지 호기성 경로가 확인되었습니다(그림 13 참조).

혐기성 메커니즘에는 다음이 포함됩니다.

1) 크레아틴 포스페이트와 ADP 사이의 재인산화로 인해 ATP 재합성을 제공하는 크레아틴 포스포키나제(포스포제닉 또는 알락테이트) 메커니즘;

2) 근육 글리코겐 또는 혈당의 효소적 혐기성 분해 과정에서 ATP 재합성을 제공하고 젖산의 형성으로 끝나며 따라서 젖산이라고 불리는 해당 작용(젖산) 메커니즘;

3) 미오키나아제(adenylate kinase) 효소의 참여로 두 ADP 분자 사이의 재인산화 반응으로 인해 ATP를 재합성하는 미오키나아제 메커니즘.

쌀. 13. 근육에서 ATP 재합성 메커니즘

(프레임워크는 에너지 기질을 보여줍니다.

메커니즘의 이름을 강조 표시)

ATP 재합성의 호기성 메커니즘은 주로 미토콘드리아에서 발생하는 산화적 인산화 반응을 포함합니다. 호기성 산화의 에너지 기질은 포도당, 지방산, 부분 아미노산뿐만 아니라 해당 과정의 중간 대사 산물 - 젖산, 지방산 산화 - 케톤체입니다.

각 메커니즘은 에너지 생성 메커니즘을 평가하기 위한 다음 기준으로 특징지어지는 서로 다른 에너지 능력을 가지고 있습니다: 최대 전력, 배치율, 대사 능력 및 효율성. 최대 전력은 주어진 대사 과정에서 ATP 생산의 최고 속도입니다. 이 메커니즘이 수행하는 작업의 최대 강도를 제한합니다. 배치율은 작업 시작부터 주어진 ATP 재합성 경로의 최대 전력에 도달하는 시간으로 추정됩니다. 대사 능력은 에너지 기질의 매장량으로 인해 주어진 재합성 메커니즘에서 얻을 수 있는 ATP의 총량을 반영합니다. 용량은 수행할 수 있는 작업의 양을 제한합니다. 대사 효율성은 ATP의 거대 결합에 축적되는 에너지의 일부입니다. 그것은 수행된 작업의 효율성을 결정하고 이 대사 과정에서 방출되는 총량에 대해 소비된 모든 유용한 에너지의 비율인 성능 계수(COP)의 전체 값으로 추정됩니다.

대사 과정의 에너지를 기계적 작업(E m)으로 변환하는 전반적인 효율성은 두 가지 지표에 따라 달라집니다. a) 대사 변환 중에 방출된 에너지를 재합성된 거대 에너지 인 화합물(ATP)의 에너지로 변환하는 효율성 인산화 효율(E f); b) ATP를 기계적 작업으로 변환하는 효율성, 즉 화학 기계적 결합의 효율성(E e):

E m = (E f / E e) × 100.

호기성 및 혐기성 대사의 백분율로서의 화학 기계적 결합 효율은 거의 동일하며 50%에 이르며, 인산화 효율은 무산소 혐기성 과정에서 가장 높으며(약 80%, 혐기성 해당과정에서 가장 낮음) 평균 44%, 호기성 과정에서는 약 60%입니다.

평가 기준에 따른 크레아틴 포스포키나아제, 해당 작용 및 근육 활동 에너지 공급의 호기성 메커니즘의 비교 특성은 표 3에 나와 있습니다.

표 3은 크레아틴 포스포키나아제 및 해당과정이 ATP 형성의 최대 전력 및 효율은 크지만 에너지 기질의 저장량이 적기 때문에 최대 전력 보유 시간이 짧고 용량이 작다는 것을 보여준다. 호기성 메커니즘은 크레아틴 포스포키나아제에 비해 최대 출력이 거의 3배 낮지만 오랫동안 유지하며 탄수화물, 지방 및 부분적으로 단백질 형태의 에너지 기질이 많이 매장되어 있기 때문에 거의 무진장 상태를 유지합니다. 따라서 지방 매장량으로 인해 신체는 7-10 일 동안 지속적으로 일할 수 있지만 혐기성 에너지 생산 메커니즘의 에너지 기질 매장량은 덜 중요합니다.

교육 문서

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제목 : "생화학".골격근의 형태학적 조직. 근육 세포의 삶에서 세포 내 구조의 역할. 근원섬유의 구조적 조직과 분자구조. 근육의 화학 성분. 근육 수축과 이완에서 ATP의 역할. 근육 수축의 메커니즘. 근육이 수축하는 동안 일어나는 일련의 화학 반응. 근육 이완.

근육의 특정 기능은 운동 기능인 수축과 이완을 제공하는 것입니다. 이 중요한 기능의 수행과 관련하여 근육 세포의 구조와 그 화학적 구성은 여러 가지 특정 특징을 가지고 있습니다.
근육량의 70~80%는 수분, 20~26%는 건조 잔여물입니다.
근육은 16.5-20.9%의 높은 단백질 함량이 특징입니다. 이것은 다른 세포에 내재된 단백질 외에도 모든 근육 세포 단백질의 45%를 구성하는 특정 수축성 단백질이 근육에 있기 때문입니다. 나머지 단백질은 근형질 단백질(약 30%)과 기질 단백질(전체의 15%)입니다.
골격근은 일반적인 결합 칼집 - sarcolemma로 둘러싸인 섬유 다발로 구성됩니다. 각 섬유에는 수축 기능을 수행하는 근육 세포의 길고 특수화된 소기관인 약 100개 이상의 근원섬유가 있습니다. 각 근원 섬유는 육각형으로 위치한 두껍고 얇은 두 가지 유형의 소위 필라멘트 인 여러 평행 실로 구성됩니다. 각각의 두꺼운 필라멘트는 6개의 얇은 필라멘트로 둘러싸여 있습니다. 필라멘트 사이의 구조적 연결은 규칙적으로 위치한 "교차 다리"에 의해서만 수행됩니다. 수축과 이완 동안 얇은 필라멘트가 두꺼운 필라멘트를 따라 미끄러지며 길이가 변하지 않습니다. 이 경우 두 종류의 필라멘트 사이의 결합이 파괴되었다가 다시 나타납니다. 두꺼운 필라멘트는 주로 단백질 미오신으로 구성되고 가는 필라멘트는 주로 액틴으로 구성됩니다. 수축성 단백질 미오신은 고분자량(440,000 이상)이 특징입니다.
미오신의 특징은 효소 활성(ATP-ase 활성)이 있는 부위가 있다는 것인데, 이는 Ca2+가 있을 때 나타납니다. 미오신의 영향으로 ATP는 ADP와 무기인산(H3PO4)으로 분해됩니다. 방출된 에너지는 근육 수축에 사용됩니다.
액틴- 저분자량(약 420,000)의 수축성 단백질. 그것은 구형(G-액틴)과 원섬유형(F-액틴)의 두 가지 형태로 존재할 수 있습니다. F- 액틴 - 폴리머 G- 액틴. F - 액틴 - ATP(미오신의 아즈)를 활성화하여 가늘고 두꺼운 필라멘트가 서로에 대해 미끄러지도록 하는 추진력을 생성합니다. 이 두 가지 주요 단백질 외에도 수축 시스템에는 J, C 및 T의 세 가지 소단위로 구성된 얇은(액틴 필라멘트) 트로포미오신 B와 트로포닌에 국한된 조절 단백질이 포함되어 있습니다.
Tropomyosin B는 사상 나선 구조를 가지며 F-액틴 나선 사슬의 홈에 위치합니다. 트로포닌은 트로포미오신 B와 연관되어 있으며 액틴 및 미오신과 복합체를 형성할 수 있습니다.
트로포미오신 B-트로포닌 복합체는 수축된 섬유소의 이완 과정과 관련이 있기 때문에 이완 단백질이라고 합니다. 얇은 필라멘트에서 두 개의 추가 단백질이 분리되었습니다. 액틴, 분명히 얇은 필라멘트의 복잡한 구조를 강화하는 단백질입니다. 대략적으로 근원섬유는 총 단백질 55, 25, 15 및 5%와 관련하여 미오신, 액틴, 트로포미오신 및 트로포닌을 포함합니다. 두 가지 더 많은 근육 단백질에 주목해야 합니다. 미오스트로민그리고 미오글로빈. 미오스트로민은 근육 기질의 기초를 형성하며 염수 용액으로 근육에서 추출되지 않는 난용성 단백질입니다. 근실질은 수축 후 근육 이완에 필수적인 탄력성을 가지고 있습니다. 미오글로빈- 철을 함유하고 구조와 기능이 적혈구의 단백질인 헤모글로빈과 유사한 단백질. 헤모글로빈보다 산소에 대한 친화력이 훨씬 더 크며 혈액으로 유입된 산소를 축적함으로써 근육에 산소를 저장하는 예비 저장소입니다.
비 단백질 물질 중 ATP 외에도 우선 주목해야합니다. 크레아틴 인산염(KF) 및 글리코겐. CF는 근육 수축에 사용되는 ATP 재합성(회복)의 첫 번째 강력한 예비입니다. 글리코겐- 근육 에너지의 주요 예비 탄수화물 공급원. 근육에는 탄수화물 대사의 여러 중간 생성물(피루브산, 젖산 등)이 포함되어 있습니다. 많은 수의미네랄 이온. 근육의 가장 높은 함량은 K+ 및 PO4--이며 Na +, Mg ++, Ca ++, Cl -, Fe3+, SO4--_보다 약간 적습니다.
근육 섬유 내부의 sarcolemma 아래에는 근육 섬유의 수축 요소인 근원 섬유 및 기타 구조 구성 요소를 둘러싸는 액체 단백질 용액인 특정 기능을 수행하는 소기관이 있습니다. 가장 먼저 - 근 소포체그리고 T 시스템근육 수축과 직접적인 관련이 있습니다. 근 소포체근육의 수축 및 이완과 직접 관련되어 요소의 방출을 조절하고 근육 섬유에서 Ca2 +의 역수송을 조절합니다. 표면 막의 전위 변화는 T 시스템을 통해 세망의 요소로 전달되어 그 안에 Ca 이온이 방출되어 섬유소에 들어가 근육 수축 과정을 촉발합니다. 미토콘드리아 - 근육 수축을 위한 주요 에너지원인 ATP를 형성하는 산화 과정의 효소를 포함합니다.
근육 수축은 필라멘트 자체의 길이를 변경하지 않고 서로에 대한 미오신 및 액틴 필라멘트의 길이 방향 운동을 기반으로 합니다. 필라멘트 사이의 연결은 "교차 다리"의 도움으로 수행됩니다. 미오신 필라멘트 표면에서 돌출되어 있고 액틴과 상호 작용할 수 있는 미오신 머리입니다. 근육 수축의 복잡한 기전을 켜는 자극은 운동 신경에 의해 근육 세포로 전달되는 신경 자극으로 근관을 통해 빠르게 전파되어 화학적 매개체인 운동 신경 말단(시냅스)에서 아세틸콜린을 방출합니다. (전송기) 신경 흥분의 전달. 세포막 표면에서 아세틸콜린의 방출은 세포막의 외부와 세포막 사이에 전위차를 생성합니다. 내면 Na+ 및 K+ 이온에 대한 투과성의 변화와 관련이 있습니다. sarcolemma의 탈분극 순간에 근육 세포의 T 시스템도 탈분극됩니다. T-시스템은 섬유의 모든 원섬유와 접촉하고 있기 때문에 전기 충격은 모든 근절에 동시에 전파됩니다. T-시스템의 변화는 밀접하게 인접한 세망막으로 즉시 전달되어 투과성을 증가시켜 칼슘이 근질 및 근원섬유로 방출됩니다. 수축은 액틴과 미오신 필라멘트 사이 공간의 Ca2+ 농도가 10-5M까지 증가함에 따라 발생합니다.
Ca2+ 이온은 트로포닌 C(칼모듈린)에 부착되는데, 이는 전체 복합체의 형태 변화를 수반하며, 트로포미오신은 미오신 머리에서 약 20° 이탈하여 미오신과 연결될 수 있는 액틴 활성 센터를 엽니다(ATP 에너지로 충전되고 Mg++의 존재하에서 ADP 및 Fn), 악토미오신 복합체를 형성한다.
미오신 분자(머리)의 구상 부분의 형태가 변화하여 미오신 필라멘트의 축 방향에서 약 45° 정도 일정 각도를 벗어나 그 뒤로 가는 액틴 필라멘트가 이동하여 수축이 발생합니다. 미오신의 구조적 변화는 ATPase에 의한 ATP의 가수분해로 이어진다. ADP와 인산기가 배지로 방출됩니다. 그 자리는 ATP의 다른 분자가 차지합니다. 결과적으로 초기 상태가 복원되고 작업 사이클이 반복될 수 있습니다. 작업 주기의 빈도와 지속 시간은 Ca2+ 농도와 ATP의 존재에 의해 결정됩니다.
운동 충동의 작용이 종료 된 후 Ca2+ 이온이 근형질 세망으로 역 수송되어 액틴과 미오신 필라멘트 사이의 농도가 10-7 M 아래로 떨어지고 근육 섬유가 액토미오신을 형성하는 능력을 상실하고 단축 및 ATP가 있을 때 당기는 장력이 생긴다.
근육 이완이 일어납니다. Ca2 +의 역 수송은 효소 Ca2 + - ATPase에 의해 ATP가 분해되어 얻은 에너지로 인해 수행됩니다. 각 Ca2+ 이온의 이동을 위해 2개의 ATP 분자가 소비됩니다. 따라서 수축과 이완을 위한 에너지는 ATP의 공급에 의해 제공됩니다. 따라서 ATP 매장량은 수축 사이에 지속적으로 갱신되어야 합니다. 근육은 소모된 ATP의 보충(재합성)을 위한 매우 강력하고 완벽한 메커니즘을 가지고 있으며 다양한 지속 시간과 힘의 작업을 제공하기 위해 필요한 최적 수준에서 농도를 유지합니다.
높은 초기 ATP와 함께 이 목표는 호흡 효소의 높은 활성과 비교적 짧은 시간(1-3분)에 산화 과정의 수준을 여러 번 증가시키는 근육의 능력에 의해 제공됩니다. 작업 중 근육에 혈액 공급이 증가하면 산소와 영양소의 흐름이 증가합니다.
초기에는 미오글로빈에 결합된 산소를 사용할 수 있습니다. ATP 재합성의 가능성은 높은 수준의 크레아틴 인산염뿐만 아니라 높은 농도의 글리코겐 및 해당 효소의 활성과 같은 세포의 내부 메커니즘에 의해 제공됩니다.