Состав и строение тонкого филамента

Описан  состав и строение тонкого филамента,  а также  его расположение в структуре саркомера.  Функцией тонкого филамента является участие в процессе мышечного сокращения. Дано описание влияния тренировки и невесомости на количество тонких филаментов в саркомере.

Тонкий филамент

Состав и строение тонкого филамента

Характеристика тонкого филамента

Функция тонкого филамента состоит в его  участии в процессе сокращения саркомера. В структуре сота толстый филамент окружен с двух сторон шестью тонкими филаментами. Тонкие филаменты прикрепляются к Z-диску. Расстояние между толстым и тонким филаментами составляет около 13 нм. Расстояние между толстыми филаментами в саркомере составляет приблизительно 32,5 нм. Тренировка не влияет на расстояние между толстыми филаментами.

Состав тонкого филамента

Вначале в составе тонкого филамента был выделен только актин. Поэтому тонкие филаменты назывались актиновыми. Однако затем в составе тонкого филамента были выделены три основных белка: актин, тропомиозин и тропонин.

Актиновые молекулы имеют форму шара (G-актин). Соединяясь друг с другом, они образуют длинные нити (F-актин). Две нити актиновых молекул обвиваются одна относительно другой наподобие бус и формируют основу тонкого филамента. Актиновые молекулы имеют активные центры, способные связываться с молекулами миозина.

Тропомиозин имеет форму трубки. Две скрученные трубки тропомиозина заполняют углубления в актиновых нитях. Название «тропомиозин» связано с тем, что вначале этот белок ошибочно считали предшественником миозина. Однако позже выяснилось, что он выполняет иную функцию – вместе с тропонином он играет ключевую роль в регуляции взаимодействия актина с миозином.

Тропонин прикреплен к нитям актина и тропомиозина через равные промежутки. Эти промежутки составляют 40 нм (рис.1).

Более подробно строение и функции мышц описаны в моих книгах:

Роль белков тонкого филамента в процессе сокращения саркомера

В процессе сокращения саркомера из саркоплазматического ретикулума выделяются ионы кальция. Они взаимодействуют с тропонином. Тропонин изменяет свою конфигурацию и приподнимает тропомиозиновые трубки. На актине открываются активные центры, к которым присоединяются миозиновые головки. После этого начинается процесс, при котором миозиновые головки толстого филамента тянут тонкие филаменты к центру саркомера. В результате этого саркомер сокращается, то есть его длина уменьшается.

Тонкий филамент, состоящий из молекул актина, тропомиозина и тропонина (Дж.Х. Уилмор, Д.Л. Костилл, 1997)
Рис. 1. Тонкий филамент, состоящий из молекул актина, тропомиозина и тропонина (Дж.Х. Уилмор, Д.Л. Костилл, 1997)

Самосборка тонкого филамента

Установлено, что в растворах с определенной ионной силой происходит самосборка актиновых нитей. При этом молекулы глобулярного актина (G-актин), имеющего шарообразную форму, соединяются в длинные нити, образуя фибриллярный актин (F-актин).

Влияние тренировки

По мере увеличения поперечного сечения в миофибрилле, отношение количества тонких филаментов к толстым уменьшается и стремится к 4. Более подробно это отражено в нашей статье (Г.А. Самсонов, А.В. Самсонова, 2016).

Влияние невесомости

Доказано, что пребывание в течение 17 дней в невесомости во время космического полета привело к уменьшению количества тонких филаментов в саркомере. Количество толстых филаментов в саркомере не изменилось (рис.2).

Схематическое представление расположения толстых и тонких филаментов до (слева) и после (справа) космического полета (D.A.Riley et al., 2000)
Рис. 2. Схематическое представление расположения толстых и тонких филаментов до (слева) и после (справа) космического полета (D.A.Riley et al., 2000).

Литература

  1. Бендолл Дж. Мышцы, молекулы и движение.- М.: Мир, 1970.- 256 с.
  2. Самсонов, Г.А. Влияние увеличения площади поперечного сечения саркомера на соотношение тонких и толстых филаментов / Г.А. Самсонов, А.В. Самсонова // Труды кафедры биомеханики университета имени П.Ф.Лесгафта, 2016.- Вып.10.- С. 22-27.
  3. Самсонова, А.В. Гипертрофия скелетных мышц человека: монография /А.В. Самсонова; Национальный гос. ун-т физ. Культуры, спорта и здоровья им. П.Ф. Лесгафта. – СПб.: [б.и.], 2011.– 203 с. ил.
  4. Уилмор, Дж. Физиология спорта и двигательной активности / Дж. Уилмор, Д.Л. Костил.– Киев: Олимпийская литература, 1997. – 503 с.
  5. Riley, D. A. Decreased thin filament density and length in human atrophic soleus muscle fibers after spaceflight /D.A. Riley, J. L. W. Bain, J. L. Thompson, R. H. Fitts, J.J.Widrick, S.W. Trappe, T.A.Trappe, D. L. Costill // J. Appl. Physiol. 88: 567–572, 2000

С уважением, А. В. Самсонова

Похожие записи:


Сила реакции опоры
Дано определения силы реакции опоры и приведены примеры определения численного значения, точки приложения и направления этой силы. Рассмотрены…

Устойчивость равновесия тела
Дано определение равновесия твердого тела, видов равновесия тела, имеющего точку опоры и ось вращения: устойчивого, неустойчивого и безразличного.

Статическое положение тела человека
Дана характеристика статического положения тела человека на примере статических положений спортсменов при выполнении двигательных действий. Описана функциональная роль…

Типы конституции по А.А. Богомольцу
Описана биография Александра Александровича Богомольца и типы конституции человека, основанные на состоянии соединительной ткани: астеническая; фиброзная; пастозная…

Типы телосложения по Шевкуненко-Геселевичу
Описана краткая биография В.Н. Шевкуненко и А.М. Геселевича, а также классификация типов телосложения человека: долихоморфного, мезоморфного и брахиморфного…

Способы восстановления мышц после силовой тренировки
Приглашение к участию в анкетном опросе, посвященному способам восстановления мышц после силовой тренировки. Анкетный опрос проводит магистрантка кафедры…