Модель скользящих нитей

Когда саркомер укорачивается, ни актин, ни миозин не становятся короче. Они скользят друг относительно друга.

Два вида нитей

Если рассмотреть скелетное мышечное волокно под мощным микроскопом, видны чередующиеся тёмные и светлые полосы. Их образуют два вида белковых нитей внутри каждого саркомера. Тонкие нити состоят главным образом из актина, закрученного наподобие двух ниток бус; вдоль него лежат регуляторные белки тропомиозин и тропонин. Они закреплены на Z-дисках по концам саркомера и направлены к середине. Толстые нити состоят из миозина, примерно по 300 молекул в каждой. Они находятся посередине и соединены на линии M, а их головки выступают к тонким нитям повсюду, кроме голого участка в центре.

Названия полос

Полосы назвали по их виду. Диск A тёмный; его ширина равна длине толстых нитей, а в наружных частях с ними перекрываются тонкие нити. Диск I — светлая зона по обе стороны Z-диска, где есть только тонкие нити. Зона H — более светлая середина диска A, где есть только толстые нити; через её центр проходит линия M. Саркомер тянется от одного Z-диска до следующего, поэтому содержит целый диск A и по половине диска I с каждого конца.

Что меняется, а что остаётся прежним

При сравнении расслабленного и сокращённого саркомера видны три изменения: Z-диски сближаются, диск I сужается и зона H сужается. Диск A сохраняет точно такую же ширину. Если бы сами нити укорачивались, диск A тоже сужался бы. Раз этого не происходит, нити сохраняют длину и скользят друг относительно друга, увеличивая область перекрытия. Это объяснение называют моделью скользящих нитей. При полном сокращении тонкие и толстые нити полностью перекрываются, а диск I почти исчезает.

Перемещай ползунок «Сокращение» на модели и читай числа в углу. Саркомер, диск I и зона H постепенно уменьшаются. Доля диска A всё время остаётся прежней.

Кто кого тянет

Толстые нити остаются на месте, а тонкие движутся. Головки миозина захватывают тонкие нити и тянут их к линии M, а поскольку тонкие нити прикреплены к Z-дискам, те тоже смещаются внутрь. Головки в левой половине толстой нити тянут в одну сторону, а в правой — в другую, поэтому оба конца саркомера сближаются с серединой. У соседних саркомеров общие Z-диски. Когда каждый саркомер миофибриллы немного укорачивается, миофибрилла, а затем и всё волокно укорачиваются значительно.

Слишком длинный или слишком короткий

Головки миозина могут захватить актин только там, где два вида нитей перекрываются, поэтому от длины саркомера зависит создаваемое им натяжение. Это зависимость между длиной и натяжением. Саркомеры создают наибольшее натяжение при длине примерно от 80 до 120 процентов длины покоя. При гораздо большем растяжении перекрытие уменьшается и меньше головок может достать до актина. При сильном укорочении тонкие нити проходят за последние головки и скапливаются в середине, поэтому натяжение снова падает. Саркомер, растянутый настолько, что нити совсем не перекрываются, не мог бы создать натяжение, но соединительная ткань и другие белки мышцы обычно не допускают этого.

Это учебный материал о строении и работе тела. Это не медицинская консультация, и он не предназначен для диагностики или лечения.