ОБЩИЙ АНАЛИЗ МЫШЦ

Мышцы отличаются одна от другой формой и размером. Центральная часть мышцы называется брюшком. Брюшко состоит из более мелких ком-партментов, которые называются пучками. Пучки, в свою очередь, состоят приблизительно из 100-150 отдельных мышечных волокон, длина которых колеблется от 1 до 40 мм, а диаметр — от 10 до 100 мкм. Каждое мышечное волокно представляет собой отдельную мышечную клетку. Если рассматривать волокно под микроскопом, то можно увидеть, что оно имеет поперечнополосатую, или исчерченную, структуру. Такая структура мышечного волокна отражает ультраструктурную организацию каждой мио-фибриллы. Таким образом, чтобы понять, как мышцы сокращаются, расслабляются и удлиняются, нам необходимо рассмотреть структуру мио-

фибриллы.

СОСТАВ МИОФИБРИЛЛ И ИХ СОСТАВЛЯЮЩИЕ

Каждое мышечное волокно состоит из множества более мелких

единиц — миофибрилл (рис. 3.1; 3.2). На рис. 3.1 показан участок волок-

на, содержащий несколько очевидных миофибрилл. Диаметр каждой мио-

фибриллы составляет 1-2 мкм. Они располагаются скоплениями и по всей

длине мышечного волокна. Значительные колебания в ширине миофиб-

рилл обусловлены ультратонким методом рассечения. Очевидно, ширина

наибольшая, когда разрез совпадает с диаметром миофибриллы, наимень-

шая — когда он вдали от центра (Pollack, 1990). Каждая миофибрилла, в

свою очередь, состоит из длинной тонкой нити серийно взаимосвязанных

Наука о гибкости

Рис. 3.1. Электронная микрография волокна скелетной мышцы

саркомеров. Саркомеры представляют собой функциональную единицу мышцы. Их длина достигает 2-3 мкм. В конце каждого саркомера находится плотная граница — так называемая Z-линия (Z-полоска или Z-диск). Название происходит от немецкого слова zwischen — между. Таким образом, сегмент между двумя последовательными Z-линиями представляет собой функциональную единицу миофибриллы. Миофибриллы состоят из еще меньших структур, которые называются миофиламентами, или сокращенно — филаментами. Первоначально считали, что существует два вида филаментов: тонкий и толстый. В ранних исследованиях установлено, что типичная миофибрилла содержит приблизительно 450 толстых филаментов, расположенных в центре саркомера, и около 900 тонких филаментов, находящихся на его концах. На основании этих результатов подсчитали, что отдельное мышечное волокно, диаметр которого 10 нм, а длина 1 см, содержит около 8000 миофибрилл и что каждая миофибрилла состоит из 4500 саркомеров. Таким образом, отдельное волокно содержит в целом 16 миллиардов толстых и 64 миллиарда тонких филаментов (Vander, Sherman, Luciano, 1975). Согласно теории скольжения филаментов, которая будет изложена ниже, считалось, что эти филаменты являются единственными белковыми элементами, заставляющими мышцу сокращаться, расслабляться и удлиняться. Однако в 1970-80 гг. был обнаружен третий филамент.

Рис. 3.2. Классическая организация скелетной мышцы

Химический состав этих трех филаментов можно определить на молекулярном уровне анализа. Филаменты состоят из белка, который сформирован последовательностью аминокислот и производится в мышечной клетке. Синтез аминокислот контролируют хромосомы в ядре мышечной клетки. Эти хромосомы представляют собой спиралевидную форму дезок-сирибонуклеиновой кислоты (ДНК), содержащей последовательность генов, которые подсказывают мышце, как правильно управлять аминокислотами.

Наука о гибкости