Молекулярные основы работы мышечной ткани

ИнтернетDec 23,  · Мышечные ткани Общими свойствами всех мышечных тканей является сократимость и возбудимость. К данной группе тканей относятся . ИнтернетFeb 23,  · Клетки мышечной ткани обладают свойствами: возбудимости, сократимости, проводимости. Разновидности мышечной ткани. Различают .

Как много и как мало в данном слове. Для человека такое естественное свойство его опорно-двигательного аппарата открывает тысячи возможностей, и каждый наш день наполнен движением. И человек вовсе не заключен в своем теле, как в душной камере, напротив, люди вольны использовать ресурсы, данные им природой, во всю мощь.

Мышцы — удивительная ткань, возможности которой в условиях меняющихся нагрузок поражают воображение, а функциональные возможности скелетно-мышечной системы восхищают изящностью исполнения. А потому интересно было бы взглянуть на то, как же обеспечивается мышечная работа в целом. В мышечной ткани происходит преобразование химической энергии в механическую работу.

В качестве источника энергии химических связей используется АТФ, получаемая мышечными клетками в результате метаболических процессов. Миоциты разных типов мышечной ткани обладают различным набором ферментов, а также отличаются по количеству митохондрий и миоглобина — белка, осуществляющего перенос кислорода.

Мышечные волокна, выполняющие взрывную работу за короткое время, покрывают необходимые энергетические затраты посредством анаэробного гликолиза, ферменты для осуществления которого присутствуют в клетках в норме в надлежащем количестве.

За счет сравнительно низкого содержания миоглобина в клетках таких мышечных волокон под микроскопом они выглядят светлыми и потому называются белыми волокнами. Им в противоположность существуют красные мышечные волокна, которые обеспечивают совершение продолжительной работы мышцами и характеризуются более высоким содержанием миоглобина.

Клетки красных мышечных волокон, которые, кроме прочего, составляют и сердечную мускулатуру, нуждаются в кислороде и потому имеют много митохондрий, а также богаты ферментами цикла Кребса и дыхательной цепи. Глюконеогенез в мышечной ткани не протекает из-за отсутствия в ней нужных для его свершения ферментов.

Продукты обмена веществ в мышечной ткани лактат, возникающий при анаэробном гликолизе из пирувата, и аланин, являющийся продуктом трансаминирования из пирувата и аминокислот , пройдя циклы Кори и аланина, транспортируются по кровеносному руслу в печень для глюконеогенеза: в результате реакции повторного трансаминирования в печени возрастает количество необходимого пирувата.

Гликоген печени при необходимости может стать источником глюкозы для мышечной ткани, что замыкает данный цикл. Синтез и разрушение гликогена в мышцах подчиняется гормональному контролю: инсулин способствует захвату глюкозы клетками и синтезу гликогена, тогда как катехоламины путем повышения уровня цАМФ стимулируют активность гликогенфосфорилазы.

Катаболическое воздействие глюкокортикоидов ведет к разрушению мышечных белков и мобилизации аминокислот, которые в печени задействуются в глюконеогенезе. Гидролитическое отщепление фосфатных групп от молекул АТФ дает мышечным клеткам необходимую для сокращения энергию.

Еще одним макроэргическим фосфатом, используемым в мышцах, является креатинфосфат, отщепленная от которого креатинкиназой фосфатная группа переносится на АДФ.

ММышечное сокращение

Неферментативно образующимся побочным продуктом превращения креатинфосфата является креатинин, который регулярно обнаруживается в крови и выводится через почки суточное выводимое с мочой количество креатинина пропорционально мышечной массе.

Таким образом, креатинфосфат представляет собой своего рода энергетический резерв, обеспечивая скорое восстановление количества молекул АТФ. Клетки поперечно-полосатой мускулатуры отличаются от клеток гладкой мышечной ткани и ткани сердечной мышцы.

Они образуют единый многоядерный синцитий. Клеточные ядра при этом смещены к краю клеток, а основное внутриклеточное пространство занято миофибриллами. Миофибриллы окружены саркоплазматическим ретикулумом, что достигается посредством формирования продольных и поперечных трубочек, а также лабиринтообразных впячиваний плазматической мембраны, благодаря чему возбуждение достигает этих участков.

Плазматическая мембрана миоцитов — сарколемма — укреплена с внутренней стороны белками цитоскелета. В связывании с интегральными мембранными белками задействован белок дистрофин, мутации в гене которого приводят к развитию миодистрофии.

Скелетные мышцы структурно строго организованы в мышечные пучки, волокна, фибриллы и филаменты. Фибриллы поперечно-полосатых мышц состоят, прежде всего, из толстых миозиновых филаментов и тонких филаментов. Первый тип состоит из миозина и молекулярных моторных единиц.

Второй тип филаментов включает F-актин и актин-связывающие белки — тропомиозин и тропонин. Головки тяжелых цепей миозина выдаются кнаружи и способны формировать связи с тонкими актиновыми филаментами. Актиновые филаменты, в свою очередь, закреплены на структурных белках, образующих так называемые Z-диски.

Типичная поперечная исчерченность данного типа мышечной ткани, узнаваемая гистологически, создается благодаря устройству и расположению саркомера — функциональной единицы мышцы — который представляет собой участок миофибриллы между двумя Z-мембранами.

Актиновые филаменты связываются как между собой, так и с Z-белками. Два других белка — титин и небулин — принимают участие в структурировании миофибрилл в процессе сокращения и расслабления.
Титин прикрепляется к белкам Z-структуры и к М-линиям, сформированным миозином и структурными белками.

Небулин закреплен в Z-структурах и исполняет регуляторную роль в построении тонких филаментов. Несмотря на строгую организацию, скелетная мускулатура являет собой крайне гетерогенную систему относительно устройства и выполняемых функций. Сокращение мышц находится в зависимости от концентрации ионов кальция.

Передача возбуждения на нейромышечные окончания поперечно-полосатых волокон ведет к деполяризации наружной мембраны и открытию кальциевых каналов в мембране саркоплазматического ретикулума, простирающегося через все саркомеры.

Концентрация ионов кальция в цитозоле резко возрастает, и они связываются с тропонином С. Это приводит к конформационным изменениям субъединиц тропонинового комплекса, что имеет следствием смещение позиции тропомиозина. Это событие делает возможным связывание участков цепей миозина с актином.

Головки миозина расщепляют АТФ до АДФ и остатка фосфорной кислоты, а высвобождающаяся при этом энергия обеспечивает смену ее конформации. Свершившееся связывание ионов кальция с тропонином С является необходимым для взаимодействия миозина с актиновыми волокнами, которое влияет на изменение угла между легкой и тяжелой цепями миозина.

Такой сдвиг оканчивается перемещением актинового филамента к центру саркомера. Скольжение тонких филаментов относительно толстых приводит к укорочению саркомеров и сокращению мышцы. После этого происходит экзергоническая смена конформации головки миозина, а продукты гидролиза АТФ выносятся из клетки.

Для повторения цикла необходимо очередное внесение АТФ в систему. Если мотонейроны перестают получать раздражение извне, то в работу вступает АТФ-зависимый кальциевый насос, перекачивающий более не востребованные ионы кальция из цитоплазмы в цистерны саркоплазматического ретикулума, где они связываются с кальсеквестрином, обладающим высокой связывающей способностью.

В связи с этим концентрация свободных ионов кальция снижается, что энергетически облегчает последующее поглощение этих ионов. Молекулярные компоненты системы, осуществляющей высвобождение кальция из саркоплазматического ретикулума, известны лишь частично.

Начало сигнальной цепочки опосредуют дигидропиридиновые рецепторы плазматической мембраны, которые сменяют свою конформацию под влиянием деполяризации мембраны.
Это приводит к открытию кальциевых каналов и активации рианодиновых рецепторов терминальных цистерн саркоплазматического ретикулума.

Преходящее повышение концентрации ионов кальция в цитоплазме мышечных клеток ведет и к метаболическим изменениям. Например, дефосфорилированная форма киназы гликогенфосфорилазы может активироваться комплексом кальмодулина с ионами кальция, а потому мышечное возбуждение связано с кратковременным разрушением гликогена.

Пластичность мышц и тренировочные нагрузки: молекулярные основы. Клетки сформировавшейся скелетной мускулатуры представляют собой конечную форму дифференцировки и в целом могут быть поделены на два типа:. Нагрузки, оказываемые на мышцы, могут быть различными по характеру, и ответное мышечное сокращение будет соответствовать типу нагрузки.

Выдающаяся способность мышц откликаться на тренировки изменением экспрессии сократительных белков и метаболических ферментов приводит к тому, что происходит увеличение плотности и количества мышечных волокон того типа, который необходим для наиболее эффективного выполнения возлагаемой нагрузки.

Например, может происходить смена быстро сокращающихся и быстро утомляемых волокон типа II на медленно сокращающиеся, устойчивые к утомлению волокна I типа. То, какая работа совершалась мышцами, будет непосредственно влиять также на способ их восстановления и вызываемую гипертрофию клеток.

Так, к примеру, высокоинтенсивные тренировки с большими свободными весами ведут к гипертрофии волокон типа II, тогда как продолжительные тренировки с меньшей нагрузкой — к увеличению мышечных волокон типа I. Итак, одной из исключительнейших характеристик скелетной мускулатуры является мышечная пластичность.

В зависимости от физиологических потребностей свойства мышечных волокон могут изменяться. Наряду с физиологически обусловленными изменениями типов волокон вследствие активности мышц их преобразования происходят и при отсутствии активности например, по причине малоподвижного образа жизни , а также при разрушении мышечных белков в пожилом возрасте и в случае развивающихся миопатий например, мышечная дистрофия Дюшенна.

Изоформы тяжелых цепей миозина MyHC, myosin heavy chain , различные по своей АТФ-азной активности, представляют собой главный параметр для определения типа мышечных волокон. Как было сказано чуть выше, разные внешние стимулы могут инициировать превращение одного типа волокон в другой.

Таким стимулом может быть различная по объему и интенсивности нагрузка. Во время силовой нагрузки на мышечные клетки оказывают воздействие многочисленные стимулы например, пассивные механические силы, ток ионов через плазматическую мембрану, пониженное парциальное давление кислорода, факторы роста и т.

Преобразование мышечными клетками оказываемых стимулов в активность специфических генов может быть изучено на моделях клеточных культур например, линия миобластов С2С12, культуры клеток миосателлитов. Изменения путей передачи внутриклеточных сигналов и генной экспрессии, сопровождающие преобразования типов волокон мышечной ткани, идентифицированы пока только частично.

Кальцинейрин дефосфорилирует семейство факторов транскрипции — NFAT nuclear factor of activated T-cells.
Изоформы NFAT находятся в цитоплазме в фосфорилированном т. В дефосфорилированной форме они перемещаются в клеточное ядро, где активируют гены-мишени. Кроме того, с помощью комбинирования различного по продолжительности раздражения в культурах клеток удавалось поддерживать стабилизацию мышечных волокон того или иного типа.

Например, при более коротком времени стимуляции и более продолжительной фазе покоя транспорт NFAT в ядро не осуществляется и стабилизируются уже волокна второго типа, а не первого. Но для основательного понимания специфической для каждого типа мышечных волокон генной регуляции этих результатов не достаточно.

Для этого требуется изучение возможных пересечений путей сигнальной трансдукции с уделением особенного внимания взаимодействию факторов транскрипции с коактиваторами и репрессорами, а также возможным посттрансляционным модификациям например, сумоилирование, ацетилирование. Еще один важный сигнальный путь, реализуемый в клетках скелетной мускулатуры, связан с р38 митоген-активируемой протеинкиназой МАРК.

Семейство МАРК задействовано в регуляции различных клеточных процессов, таких как пролиферация, дифференцировка, апоптоз, канцерогенез. Активация р38 может быть опосредована стрессовыми реакциями УФ-излучение, тепловой шок, осмотический шок и т. Однако стресс-индуцированная активация р38 МАРК не является единственно возможным запуском данного пути.

Инициация дифференцировки клеток скелетной мускулатуры представляет собой альтернативный вариант, дающий ход данному пути. С началом миогенеза в эмбриональном периоде киназная активность р38 МАРК повышается и оказывает непосредственное влияние на клеточную дифференцировку путем упорядоченной во времени экспрессии соответствующих генов.

Стимуляция р38 МАРК довольно продолжительна и длительное время сохраняется в уже дифференцированных клетках. Поэтому в скелетной мышечной ткани взрослых сигнальный путь р38 МАРК рассматривается в рамках адаптивных процессов при тренинге. Активность р38 МАРК выше в быстрых мышечных волокнах, нежели в медленных.

Метаболическая адаптация и мышечная гипертрофия. В ходе приспособления мышечных клеток к даваемым нагрузкам работают не только механизмы, сопряженные с изменением экспрессии изоформ миозина и, как следствие, с преобразованием типов мышечных волокон, но также задействованы и метаболические процессы.

К примеру, смена типов волокон с быстрых на медленные влечет за собой увеличение объемов окислительного и снижение анаэробно-гликолитического метаболизма. Поэтому параметры, обуславливающие метаболические приспособительные реакции мышечной ткани в ответ на нагрузку, особенно интересны.

Одним из таких параметров может быть количество доступного кислорода, которое может иметь влияние на экспрессию митохондриальных факторов транскрипции PGC1 и ферментов фумараза, цитратсинтаза , а также гликолитических ферментов ЛДГ, ГАФДГ. Снижение количества кислорода ведет к активации одной из изоформ семейства гипоксия-индуцированных факторов HIF; hypoxia inducible factor , которая, проникая в ядро и связываясь с конкретным участком ДНК не без привлечения коактиватора р , активирует гены, основными результатами экспрессии которых являются усиление гликолиза, увеличение потребления глюкозы и ангиогенез.

Быстрые мышечные волокна очень чувствительны к снижению уровня АТФ и истощению запасов гликогена, что имеет место при высоконагрузочных изматывающих тренировках. При этом, если поступающих питательных веществ организму после такой тренировки недостаточно, то запущенное стимуляцией мышц увеличение количества мРНК гена MyHCII не будет сопровождаться столь же интенсивным процессом трансляции, и в итоге синтез миозина будет снижаться.

Это подчеркивает важность основательного подхода к питанию и отдыху, а также к распределению нагрузок в тренировочные дни. Метаболически активные гормоны также обладают важным влиянием на профиль генной экспрессии в клетках скелетной мускулатуры.

Лоскутное шитье позволяет создавать уникальные новые вещи из старых. Чтобы научиться делать необычные изделия, нужно знать, из какой ткани лучше строить выкройки, какие техники шитья существуют, а также рассмотреть варианты поделок, которые можно сделать своими руками.

Шитьё из лоскутов ткани — это вид декоративно-прикладного искусства, где из небольших отрезков тканей собирают красивые изделия, полезные в хозяйстве и украшающие интерьер. Это творчество зародилось в Англии и постепенно стало известно всему миру. В тяжелые времена, когда не было изобилия материалов, женщины сшивали лоскуты старой одежды, чтобы получить новую.

Опыт лоскутного шитья передавался из поколения в поколение, появились различные техники и схемы, а также основные правила, которые важно соблюдать начинающим и опытным мастерам. Раскрой и способ пошива отличается в зависимости от техники выполнения изделия. Ниже подробнее описаны самые популярные стили лоскутного шитья.

Готовые работы в этой технике выглядят сложными, но на самом деле, это один из самых простых способов создания красивого изделия из лоскутов. Здесь важно правильно подбирать оттенки материалов, а также научиться шить аккуратно, соединяя стыки тканей максимально ровно.

Учиться шитью в стиле «барджелло» начинают с составления блоков из полосок материи. Эти элементы являются основой для готовой работы. Ткань нарезают на ровные полосы, с прибавкой в 5 см. Получившиеся ленты сшивают по длинным краям между собой обыкновенной машинной строчкой так, чтобы шов оставался с изнаночной стороны.

Начинать соединение полос нужно снизу-вверх. Перед тем как прострочить материал, ленты нужно соединить портновскими булавками по краям. Мастера рекомендуют менять направление каждого нового шва в обратную сторону. Так риск растянуть или смять одну из лент «в гармошку» снижается.

После того как ленты будут сшиты, нужно прогладить швы с изнанки, чтобы они не топорщились. Затем из получившегося большого блока вырезают 4 маленьких, в виде равнобедренных треугольников. Эти детали нужно сложить в виде квадрата, соединив верхушки треугольника в центре и прострочить.

Получится квадратный фрагмент, сшитый в технике «полоска к полоске». Из таких деталей уже можно собрать наволочку, накидку на кресло или покрывало. Чтобы получить изделие в стиле «барджелло», технику нужно доработать. Получился блок в технике «барджелло». Остаётся отрезать лишнее и погладить полотно, загибая швы в одну сторону.

Ещё одна простая техника создания необычного узора из разных лоскутов. В классическом пэчворке используют выкройки простых форм: квадраты, треугольники, шестиугольные и прямоугольные фигуры. В зависимости от формы выкроек, классический пэчворк разделяется на виды.

Профессионалы советуют создавать первые работы именно в классической технике. Крупные детали простых форм легче сшивать и собирать интересные узоры. Когда изделия в стиле пэчворк начнут получаться аккуратными, можно переходить к изучению более сложных техник. Лоскутное шитьё — это безотходное производство.

Если после работы остаются мелкие обрезки ткани разных цветов и форм, из них также можно создать необычные пёстрые изделия. Эта техника называется «пицца», потому что процесс формирования узора напоминает выкладку ингредиентов итальянского блюда на тесто. За основу берут ткань средней толщины.

Маленькие обрезки сортируют по цвету и хаотично располагают на заготовке. Чтобы торчащие уголки и нитки не портили орнамент, сверху накладывают кусок прозрачного или тонированного тюля, либо органзы и прошивают параллельной или перекрестной строчкой.

Получается яркий и оригинальный узор. Для сборки крупного изделия потребуется сшить несколько блоков. Мелкие кусочки материи нашивают на заранее обрезанную по форме подкладку. По завершению края ровно обрезают, иногда обрабатывают на оверлоке. Этот стиль шитья, как и «пицца», позволяет использовать остатки материи для творчества.

Выкройки здесь не нужны, главное — фантазия и красивое оформление. Эта техника подразумевает хаотичное сочетание ткани разных фактур, цвета и рисунков различной тематики. Помимо неправильных форм, швы в «крейзи» шитье оформляют вышивкой или бахромой. Тесьмой или атласной лентой можно вышивать небольшие узоры, поверх лоскутов.

Приветствуется вышивка бисером и интересные композиции из пуговиц. Края готовых блоков обрезают и выравнивают уже после нашивки лоскутов. Чтобы ткань не топорщилась, срезы можно обметать на оверлоке. Техника «боро» считается уникальной, потому что в её основе лежит не машинная строчка, а ручные швы.

Лоскуты ткани нарезают прямоугольниками и квадратами. Их располагают в произвольном порядке. Соединения не должны быть прямыми, ткани выкладывают так, чтобы края перекрывали друг друга. Некоторые лоскуты можно слегка распустить по краям. Когда узор будет полностью собран, все элементы скрепляются булавками.

Чтобы лоскуты не разъезжались. Вдоль полотна прокладывают машинные строчки на расстоянии см друг от друга. Затем берут крепкие нити, желательно, чтобы их цвет был контрастным по отношению к общему плану, и прошивают полотно вручную, стежками «вперёд иголку». В некоторых местах можно вышить крестики.

Шитьё из лоскутов ткани в стиле «ляпочиха» придаёт изделиям необычный ворсистый вид. Полоски материи располагают на подложке в развёрнутом виде и прострачивают на машинке посередине. Оба конца ленты остаются свободными. Материал пришивают плотно друг другу в ряд.

Шитьё начинают снизу-вверх. Чем крупнее лоскутки, тем объёмнее получается изделие. В этой технике можно создать 2 типа узоров: объёмные и цветовые. Считается, что располагать ткань разных цветов в стиле «ляпочиха», сложнее, чем в других. Чаще всего для работы используют специальную разметку.

Объёмные узоры получают из длинных, сплетённых между собой лоскутов. Этот вид лоскутного шитья считается отдельным направлением, отличительная черта которого — объём и трехслойность. Между подложкой и лоскутами прокладывают тонкий слой синтепона, а затем полотно делают стёганым.

В таком стиле шьют детские одеяла, покрывала и пледы. Ткани для лицевой стороны используют однотонные и схожие по текстуре. В квилтинге приветствуются узоры с сюжетом. Из лоскутов выкладывают рисунок и придают ему объём, за счет машинной строчки вдоль всех линий.

Шитьё из лоскутов ткани — это способ создавать оригинальные вещи, которые станут не только украшением домашнего интерьера, но и будут функциональными и полезными. Начинающим более опытные мастера предлагают выполнять первые работы небольших размеров.

Чтобы опробовать разные стили шитья, нужно потренироваться на создании кухонных прихваток, наволочек для декоративных подушек, косметичек и сумок. Ниже можно рассмотреть подробные инструкции по созданию необычных вещей для дома из лоскутов.

В первую очередь нужно подобрать ткань. Желательно, чтобы изделие состояло из лоскутов одного типа материи. Используя разные по текстуре лоскуты трудно добиться хорошего результата. Комбинированный стиль подходит только для шитья в технике «крейзи» и «пиццы». В таблице представлены названия самых популярных материалов для лоскутного шитья, а также их свойства:.

Шитье из лоскутов тканей: инструменты и материалы для работ. Важно чтобы материал сочетался по цветовой гамме, а также по тематике рисунка. Самые распространённые варианты рисунков на ткани: цветочные, детские и геометрические. Для пляжных вариантов можно использовать синтетические и хлопчатобумажные ткани.

Для повседневных вариантов подойдёт кожзаменитель. За ним легче ухаживать, и сумка прослужит дольше. Из трикотажных тканей получаются мягкие и яркие коврики. Для их создания рукодельницы чаще используют технику «ляпочиха». Если коврик всё-таки скользит по полу, можно приобрести специальные, прорезиненные уголки.

Их приклеивают к обратной стороне изделия, и оно больше не будет сбиваться и соскальзывать. Лоскутные одеяла часто изготавливают в технике «американский квилтинг». Для работы потребуется хлопчатобумажная ткань для основы и для выкройки лоскутов, а также тонкий синтепон для подложки. Покрывала для кровати или дивана изготавливают по схожей с одеялом схеме.

Для работы лучше отдать предпочтение плотным тканям, которые легко стирать и гладить.

1. Мышечная ткань: поперечно-полосатая, гладкая, миокард - функции и различия.

Поделиться: