-
Я думаю, мы достаточно хорошо представляем на молекулярном уровне,
-
каким образом мышцы сокращаются.
-
Давайте теперь немного вернемся назад и попробуем разобраться, как мышцы
-
выглядят, хотя бы на уровне структур, и как эти структуры
-
соотносятся с тем, что мы привыкли связывать с мышцами.
-
Сейчас я изображу здесь бицепс, сгибающий руку.
-
Вот это локоть, а это
-
кисть руки.
-
Здесь мы нарисуем бицепс, сгибающий руку.
-
Все, наверно, видели схемы строения мышц,
-
по крайней мере, на макро уровне. Известно, что мышцы
-
прикрепляются с каждой стороны к костям.
-
Вот здесь я нарисую кости.
-
Я не буду вдаваться в подробности, где именно расположены кости. Таким образом, мышца
-
прикрепляется к костям с каждой стороны с помощью сухожилий.
-
Где-то здесь находится кость.
-
А здесь находится другая кость, к которой прикреплена мышца.
-
А это сухожилие, которое присоединяет кости к
-
мышцам.
-
Мы понимаем, что когда мышца прикреплена к двум костям,
-
ее сокращение будет приводить к движению какой-то части нашей скелетной системы.
-
Сосредоточимся в основном на скелетных мышцах.
-
Есть еще другие типы мышц, например, гладкие мышцы и сердечные мышцы.
-
Сердечные мышцы, это, как вы понимаете, мышцы сердца.
-
Гладкими мышцами называются мышцы, которые работают непроизвольно. Это мышцы, осуществляющие
-
медленные движения, например, мышцы пищеварительного тракта.
-
Я собираюсь сделать видео о них в скором времени, но в большинстве случаев,
-
когда люди говорят о мышцах, они подразумевают скелетные мышцы,
-
которые двигают нашу скелетную систему, позволяют нам
-
бегать, поднимать тяжести, разговаривать, кусать и т.д.
-
Это то, что обычно мы имеем в виду. Давайте теперь
-
копнем немного глубже.
-
Если сделать поперечное сечение бицепса прямо здесь,
-
если бы я мог сделать поперечное сечение этой мышцы
-
в этом месте, давайте я увеличу изображение.
-
Теперь это будет выглядеть примерно таким образом.
-
На этом рисунке мы видим внутреннее содержание мышцы.
-
Как я говорил раньше, здесь прикреплены сухожилия.
-
Мышца снаружи покрыта оболочкой, но между сухожилием и оболочкой мышцы нет
-
четкой разделительной границы.
-
Эта оболочка называется
-
эпимизий, и на самом деле это соединительная ткань, которая
-
покрывает мышцу, защищает ее от повреждений и уменьшает трение
-
между мыщцей и костями и другими тканями,
-
которые находятся в руке человека.
-
Внутри мышцы также находится соединительная ткань.
-
Я нарисую ее другим цветом.
-
Оранжевым.
-
Эта соединительная ткань называется перимизием.
-
Это соединительная ткань, которая находится с внутренней стороны мышцы.
-
Перимизий разделяет внутри мышцы отдельные
-
части - я возьму одну из таких частей и продлю ее
-
немного дальше -
-
например. сюда - это одна из частей, на которые перимизий разделяет мышцу -
-
и мы ее немного вытащили вперед. Я нарисую
-
это здесь.
-
Мы нарисовали одну из таких частей и вытянули ее немного вперед -
-
перимизий окружает эту часть со всех сторон, правильно?
-
Вокруг находится перимизий, и это просто научный термин,
-
обозначающий соединительную ткань.
-
Кроме того, в мышце есть и другие ткани.
-
В мышце есть нервы и капилляры, все виды тканей,
-
поскольку мышца должна получать снабжение кровью и нейрональные
-
сигналы, поэтому это не
-
только соединительная ткань.
-
Это и другие ткани, с помощью которых мышечные клетки получают
-
все необходимое.
-
Таким образом, каждая из этих частей - я думаю, вы можете назвать их субволокнами - представляет собой
-
довольно большие субволокна.
-
Эта структура называется мышечным пучком, фасцией.
-
Соединительная ткань внутри фасции называется
-
эндомизием.
-
Опять повторю, что большая часть соединительной ткани содержит капилляры,
-
нервные окончания, все, что
-
контактирует с мышечными клетками.
-
Теперь мы заглянем внутрь одного мышечного волокна.
-
Я нарисую зеленым цветом соединительную ткань, которая называется эндомизием.
-
Все, что находится внутри эндомизия,
-
и есть мышечная клетка.
-
Это отдельная мышечная клетка.
-
Я нарисую ее фиолетовым цветом.
-
Я немного вытяну этот рисунок.
-
Таким образом, это отдельная мышечная клетка.
-
Это как раз то, к чему мы стремились, но мы также
-
заглянем внутрь клетки, чтобы понять, как филаменты миозина
-
и актина расположены в мышечной клетке.
-
Перед нами мышечная клетка или мышечное волокно.
-
При знакомстве со строением мышцы вы часто будете сталкиваться с двумя приставками.
-
Приставка мио, что, как вы понимаете,
-
относится к мышце.
-
И приставка сарко, например,
-
сарколемма или саркоплазматический ретикулум.
-
Приставка сарко означает
-
плоть, саркофаг - или вы можете придумать другое слово,
-
начинающееся с приставки сарко.
-
Итак, сарко означает плоть.
-
Мышца это плоть, а мио это мышца.
-
Таким образом, это мышечное волокно.
-
Это отдельная мышечная клетка, давайте увеличим ее.
-
Я нарисую ее в увеличенном размере здесь.
-
Отдельная мышечная клетка называется мышечным волокном.
-
Мышечная клетка называется волокном потому, что она в длину вытянута гораздо больше, чем в ширину.
-
Мышечные волокна бывают различными по величине и форме. Позвольте мне нарисовать
-
мышечное волокно таким образом.
-
Я сделаю поперечное сечение мышечной клетки.
-
Волокно может быть относительно коротким - несколько
-
сот микрометров - или оно может быть довольно длинным,
-
по крайней мере, по клеточным стандартам.
-
Оно может быть в длину до нескольких сантиметров.
-
Представьте себе одну клетку такой величины.
-
Это длинная клетка.
-
Из-за того, что это длинная клетка, она должна
-
иметь много ядер.
-
Для того, чтобы нарисовать в ней ядра, я немного
-
исправлю рисунок мышечного волокна.
-
Я собираюсь нарисовать небольшие бугорки на внешней мембране, где
-
могут разместиться ядра.
-
Помните, что это всего навсего одна клетка из множества других, и эти клетки
-
действительно очень длинные, поэтому в них много ядер.
-
Теперь я сделаю поперечное сечение мышечного волокна,
-
так как мы собираемся заглянуть внутрь клетки.
-
Итак, как я сказал, клетка содержит много ядер.
-
Если представить, что мембрана клетки прозрачная,
-
то тогда мы увидели бы одно ядро здесь, другое здесь,
-
третье здесь и
-
четвертое здесь.
-
Причина, по которой в клетке содержится много ядер, заключается в том, что
-
несмотря на большие расстояния, клетке не надо ждать
-
доставки протеинов из дальнего ядра, а она получает их из ядра, расположенного
-
в этой части клетки.
-
То есть клетка имеет доступ к информации ДНК близко к тому
-
месту, где есть в этом необходимость.
-
Поэтому клетка содержит много ядер.
-
Я читал, что в среднем на один миллиметр мышечной ткани
-
приходится примерно 30 ядер.
-
Не знаю, насколько это правда, но все ядра находятся
-
непосредственно под мембраной
-
мышечной клетки. Вы, наверно, помните, как она называется,
-
из последнего видео урока.
-
Мембрана мышечной клетки называется сарколеммой.
-
А это ядра.
-
Если сделать поперечное сечение мышечной клетки,
-
то внутри находятся миофибриллы.
-
Внутри отдельной клетки находится множество
-
трубочек.
-
Я вытяну одну из них.
-
Итак, я вытянул одну из этих трубочек.
-
Это миофибрилла.
-
Если вы посмотрите на нее в световой микроскоп,
-
вы увидите маленькие полоски на ней.
-
Полоски будут выглядеть примерно так, так, и между
-
ними будут находиться более тонкие полоски.
-
Внутри этих миофибрилл находятся миозиновые
-
и актиновые филаменты.
-
Давайте теперь увеличим изображение миофибриллы.
-
Мы будем продолжать увеличивать изображение до тех пор, пока не дойдем до молекулярного уровня.
-
Итак, это миофибрилла. Помните, что она находится внутри
-
мышечной клетки, мышечного волокна.
-
Мышечное волокно - это мышечная клетка.
-
Миофибриллу можно предстваить как трубочку внутри
-
мышечной клетки.
-
Именно миофибриллы осуществляют
-
сокращение.
-
Если увеличить изображение миофибриллы, вы увидите
-
примерно следующее, вы увидите
-
какие-то полоски внутри миофибриллы.
-
Полоски выглядят примерно так.
-
Вы видите такие короткие полоски.
-
И более широкие полоски, такие как эта
-
маленькая темная полоска - я стараюсь нарисовать
-
все относительно аккуратно, а здесь будет тонкая линия.
-
Потом такой же рисунок повторится.
-
Каждая из этих повторяющихся комбинаций
-
называется саркомером.
-
И эти повторяющиеся комбинации начинаются от одной Z-линии
-
и заканчиваются у другой Z-линии.
-
Вся эта терминология появилась с тех пор, когда люди
-
рассматривали мышцы под световым микроскопом, увидели эти линии и
-
начали присваивать им названия.
-
Теперь появилаь новая терминология, и через секунду мы поговорим,
-
как старые названия соотносятся с миозином и актином.
-
Вот здесь находится A-полоса.
-
Эти промежутки здесь и здесь
-
называются I-полосами.
-
Через несколько секунд мы поговорим о том, как это
-
соотносится с механизмами или с элементами, или с молекулами, о которых мы говорили
-
в последнем видео уроке.
-
Итак, если мы увеличим изображение здесь, и если мы
-
заглянем внутрь миофибриллы, в случае когда мы делаем поперечное сечение этих миофибрилл,
-
мы увидим - если разрежем ее или сделаем срез,
-
параллельно экрану, на который вы смотрите,
-
- в этом случае вы увидите
-
что-то вроде этого.
-
Тогда здесь будет Z-полоса.
-
Здесь находится следующая Z-полоса.
-
Теперь я увеличу саркомер.
-
Эта другая Z-полоса.
-
Здесь находятся филаменты актина.
-
Теперь мы переходим на молекулярный уровень,
-
о котором я говорил раньше.
-
Между филаментами актина находятся
-
филаменты миозина.
-
Помните, что у филаментов миозина есть две головки.
-
На каждом филаменте миозина находятся две головки, которые скользят вдоль
-
филаментов актина.
-
Я рисую пару таких головок, и затем они прикрепляются
-
к середине актина вот таким образом.
-
Мы поговорим через секунду о том, что происходит,
-
когда мышца сокращается.
-
Я мог бы нарисовать это еще раз здесь.
-
На самом деле, на филаментах миозина гораздо больше головок, чем я нарисовал, но
-
я хочу просто дать вам общее представление о том, как это происходит.
-
Это филаменты миозина, белка, они переплетаются
-
так, как мы видели на предыдущем видео уроке,
-
А здесь находится другой филамент.
-
Я не буду рисовать подробно.
-
Теперь вы можете видеть, что А-полоса соответствует
-
миозину.
-
А-полоса находится здесь.
-
А здесь происходит перекрытие.
-
Эти элементы перекрываются даже в состоянии покоя, но
-
I-полоса соответствует пространству, где находится только актин,
-
миозина там нет.
-
Миозиновые филаменты удерживаются на месте с помощью
-
титина, который является эластичным белком.
-
Я нарисую его другим цветом.
-
Миозин удерживается на месте с помощью титина.
-
Он прикрепляется к Z-полосе с помощью титина.
-
Итак, что происходит?
-
Когда нейрон возбуждается - сейчас я нарисую
-
нервное окончание здесь, окончание
-
аксона, идущего от этого нейрона.
-
Это двигательный нейрон.
-
Он сообщает мышечной клетке, что надо сокращаться.
-
Возникает потенциал действия.
-
Потенциал действия распространяется вдоль мембраны
-
во всех направлениях.
-
Затем, если мы посмотрим с этой точки зрения, мы увидим,
-
что от мембраны отходят маленькие поперечные Т-трубочки.
-
Они идут внутрь клетки и продолжают распространять
-
потенциал действия.
-
Потенциал действия запускает освобождение кальция из саркоплазматического ретикулума.
-
Кальций связывается с тропонином, который прикрепляется
-
к филаментам актина, убирающим с пути тропомиозин,
-
после чего становится возможным скольжение миозина вдоль актина.
-
Миозин может начать скольжение вдоль филаментов
-
актина, используя энергию АТФ.
-
Можно представить, что когда филаменты миозина скользят, они
-
начинают толкать филаменты актина в этом направлении,
-
или можно сказать, что миозин
-
хочет двигать их в этом напрвлении, но при этом веревку
-
тянут с двух сторон, правильно?
-
Таким образом, миозин остается на месте, а филаменты
-
актина стягиваются ближе друг к другу.
-
Именно так и происходит сокращение мышцы.
-
Мы, я надеюсь, в этом видео уроке прошли путь
-
от более крупной картины сгибания руки с помощью мышцы
-
к тому, что происходит при этом на молекулярном уровне,
-
о чем мы говорили в предыдущем уроке.
-
Вы теперь можете представить, когда это происходит
-
во всех миофибриллах внутри мышцы, так как
-
саркоплазматический ретикулум освобождает кальций
-
в цитоплазму клетки, которая также называется миоплазмой,
-
поскольку мы имеем дело с мышечной клеткой - в цитоплазму
-
мышечной клетки.
-
Кальций проникает ко всем миофибриллам.
-
Он может связаться с тропонином всех миофибрилл -
-
или, по крайней мере, с большей частью тропонина на поверхности филаментов актина, а затем
-
вся мышца сократится.
-
После того, как сокращение произошло, каждое мышечное волокно или
-
каждая мышечная клетка не будет
-
обладать большой сократительной силой.
-
Но если связать эту клетку со всеми ее окружающими,
-
и если среди них работает хотя бы одна или несколько клеток, тогда
-
это будет выглядеть как резкое подергиванье, судорога.
-
Но если мышечные клетки сокращаются все вместе,
-
создается сила, которая может произвести
-
некоторую работу, или подтянуть кости друг к другу, или поднять
-
груз.
-
Надеюсь, этот урок был в какой-то степени полезен для вас.