Рис. 17.17. Продольный срез мышечного волокна рыбы (плотвы, Rutilus rutilus). Видны триады и детали строения миофибрилл. х 7650
Рис. 17.18. Летательная мышца насекомого (клопа белостомы). Поперечный срез волокна в состоянии окоченения (х 137000)
Миозин (толстые филаменты)
Молекула миозина состоит из двух частей: длинного палочкообразного участка ("хвоста") и присоединенного к одному из его концов глобулярного участка, который представлен двумя одинаковыми "головками". Молекулы миозина расположены в миозиновой нити таким образом, что головки регулярно распределяются по всей ее длине, кроме небольшого срединного участка, где их нет ("голая" зона). В тех местах, где нити актина и миозина перекрываются, миозиновые головки могут прикрепляться к соседним актиновым нитям, и в результате этого взаимодействия может происходить укорочение мышцы. Энергия для совершения такой работы высвобождается при гидролизе АТФ; все миозиновые головки обладают АТФазной активностью. Как мы увидим дальше, прикрепление миозиновых головок зависит от концентрации ионов Са2+ в саркоплазме. Миозиновая АТФаза активируется при взаимодействии актина с миозином. Ионы Mg2+ могут ингибировать этот процесс. Значение описанных явлений станет ясным, когда мы рассмотрим механизм сокращения саркомера.
Актин (тонкие филоменты)
Каждая актиновая нить образована двумя спиральными тяжами из глобулярных молекул актина (G-актина), закрученными один вокруг другого. Весь комплекс актиновых молекул называется F-актином (фибриллярным актином). Как полагают, с каждой молекулой F-актина связана молекула АТФ. Ни одна из форм актина не обладает АТФазной активностью.
Актиновые филаменты состоят из F-актина и двух вспомогательных белков — тропомиозина и тропонина. Тропомиозин-палочкообразный фибриллярный белок, и эти палочки соединяются конец в конец и образуют два тяжа, закрученные в виде растянутой спирали вокруг F-актина. Тропомиозин служит для включения и выключения сократительного механизма. Тропонин-глобулярный белок, состоящий из трех субъединиц. Каждая субъединица выполняет определенную функцию. Тропонин Т связывает тропонин с тропомиозином; тропонин С чувствителен к ионам Са2+ и может обратимо присоединять их, тогда как тропонин I способен ингибировать всякого рода взаимодействие между актином и миозином. Оба вспомогательных белка подавляют взаимодействие актина с миозином в отсутствие ионов Са2+ (рис. 17.19).
Рис. 17.19. Изменение структуры актиновых нитей. А. 'Выключенное' состояние при низком уровне Са2+; тропомиозин блокирует участки связывания миозина с актином. Б. 'Включенное' состояние при высоком уровне Са2+: тропомиозин смещается, обнажая участки связывания с миозином (указаны стрелками). А — актин; Т — тропомиозин. Тропонин не показан: он расположен ближе к субъединицам актина, изображенным серыми
17.4.3. Реакция типа "всё или ничего"
При раздражении скелетного мышечного волокна оно будет сокращаться лишь в том случае, если стимулирующий импульс достигнет определенной пороговой величины или превысит ее. И это сокращение будет для данных условий максимальным. Даже значительное увеличение силы раздражителя не приведет к большему укорочению волокна или увеличению развиваемой им силы. Такое явление называют реакцией типа "всё или ничего". Слабый раздражитель, не способный вызвать сокращение мышечного волокна, называется подпороговым.
После окончания ответа наступает период абсолютной рефрактерности, когда волокно не способно сокращаться. Затем следует период относительной рефрактерности. В это время только сильный стимул может вызвать сокращение. Период рефрактерности представляет собой отрезок времени, в течение которого происходит восстановление исходного состояния мышечного волокна.