Состав, строение и функции миофибриллы
Описан состав, строение и функции миофибриллы. При силовой тренировке наблюдается миофибриллярная гипертрофия – увеличение количества и объема миофибрилл. У детей гипертрофия миофибрилл происходит за счет их роста в длину, при силовой тренировке – в толщину.
Состав, строение и функции миофибриллы
Общая характеристика
Для того чтобы понять, какие механизмы лежат в основе гипертрофии мышц, нужно рассмотреть состав, строение (структуру) и функции миофибриллы.
Миофибриллы представляют собой органеллы специального назначения мышечного волокна. Это – тонкие белковые нити, расположенные вдоль мышечного волокна параллельно друг другу (рис.1). Миофибриллы, в отличие от других компонентов мышечного волокна, не имеет оболочки. Роль оболочки играет саркоплазматический ретикулум, который окружает каждую миофибриллу в виде «муфточки». Миофибриллы идут от одного конца мышечного волокна до другого, их длина соответствует длине волокна.
Рис.1. Миофибриллы мышечного волокна, окруженные саркоплазматическим ретикулумом
Функции миофибриллы
Миофибриллы – основные сократительные элементы мышечного волокна, поэтому их основная функция — укорочение под воздействием нервного импульса. Вследствие этого мышца развивает определенную силу.
Состав миофибриллы
Миофибриллы состоят из элементов, имеющих цилиндрическую форму – саркомеров, которые расположены последовательно, друг за другом вдоль миофибриллы (рис.2). Друг от друга саркомеры отделены Z-дисками (в плоскости – Z-линии). Миофибриллу можно сравнить со стеблем бамбука, длинные секции которого соединяются друг с другом толстыми дисками. Длина одного саркомера в среднем равна 2,5 мкм, поэтому в одной миофибрилле длиной 5 см находится до 20000 саркомеров.
Рис.2. Миофибрилла состоит из саркомеров
Расположение в мышечном волокне
В мышечном волокне может содержаться от нескольких десятков до нескольких тысяч миофибрилл. Каждая миофибрилла в мышечном волокне «привязана» к соседней посредством белковых соединений, которые называются промежуточными филаментами. Все периферические миофибриллы имеют связь с оболочкой мышечного волокна (сарколеммой) посредством белковых структур, которые называются костамерами.
Рис. 3. Связь периферических миофибрилл с оболочкой мышечного волокна (сарколеммой) посредством белковых структур, которые называются костамерами.
Более подробно строение и функции мышц описаны в моих книгах «Гипертрофия скелетных мышц человека» и «Биомеханика мышц«
Влияние силовой тренировки на объем и количество миофибрилл
Доказано, что под влиянием силовой тренировки в мышечном волокне увеличивается количество миофибрилл и их объем. Это явление называется миофибриллярной гипертрофией.
Увеличение количества миофибрилл называется гиперплазией миофибрилл. Увеличение объема миофибрилл называется гипертрофией миофибрилл.
У взрослых объем миофибрилл возрастает за счет изменения площади поперечного сечения миофибриллы (она становится толще). Ученый Голдспинк еще в 1970 году доказал, что при достижении миофибриллы больших размеров, она расщепляется на две миофибриллы.
Гипертрофия миофибрилл у детей
У детей происходит увеличение длины мышц, соответственно «растут» в длину и миофибриллы. Это происходит за счет добавления саркомеров на концах миофибрилл. Таким образом увеличивается объем миофибрилл, то есть происходит их гипертрофия.
Неиспользование
Если конечность травмирована, например, наложен гипс, и фиксирована длина мышцы, через несколько часов длина мышцы начинает уменьшаться. Длина миофибрилл также уменьшается. Это происходит за счет разрушения саркомеров, расположенных на краях миофибрилл. Кроме того, происходит уменьшение толщины миофибрилл и их количества.
С уважением, А.В. Самсонова
Микростроение мышц. Миофибриллы | Bodybuilding Вики
Мышечное волокно Править
Мышечные волокна представляют собой сильно вытянутые многоядерные клетки крупного размера длиной от 0,1 до 2-3 см, а в некоторых мышцах даже более 10 см. Толщина мышечных клеток около 0,1 -0,2 мм. Как и любая клетка, мышечное волокно содержит такие органеллы, как ядра (мышечная ткань многоядерна), митохондрии, рибосомы, цитоплазматическую сеть и клеточную оболочку (сарколемму). Особенностью мышечных клеток является наличие миофибрилл — сократительных элементов.
Миофибриллы Править
Строение мышцы
1. Миофибриллы. 2. Митохондрии 3. Постсинаптическая мембрана.
5. Пресинаптическая мембрана 8. Ядро 9. Актиновый филамент
10. Саркомер 11. Миозиновый филамент 12. Миелиновая оболочка
13. Нервные волокна 14. Клеточная мембрана (сарколемма)
17. Саркоплазматический ретикулум
Миофибри́ллы — органеллы клеток поперечнополосатых мышц, обеспечивающие ихсокращение. Служат для сокращений мышечных волокон. Миофибрилла — нитевидная структура, состоящая из саркомеров. Каждый саркомер имеет длину около 2 мкм и содержит два типа белковых филаментов: тонкие миофиламенты из
Границы между филаментами (Z-диски) состоят из особых белков, к которым крепятся концы актиновых филаментов. Миозиновые филаменты также крепятся к границам саркомера с помощью нитей из белка титина (тайтина). С актиновыми филаментами связаны вспомогательные
белки — небулин и белки тропонин-тропомиозинового комплекса.
Миофибриллы — цилиндрические нити толщиной 1 — 2 мкм, идущие вдоль от одного конца мышечного волокна до другого. Изолированная миофибрилла способна сокращаться (в присутствии АТФ), именно она и есть сократимый элемент мышечной клетки.
У человека толщина миофибрилл составляет 1-2 мкм, а их длина может достигать длины всей клетки (до нескольких сантиметров). Одна клетка содержит обычно несколько десятков миофибрилл, на их долю приходится до 2/3 сухой массы мышечных клеток.
Митохондрии Править
Митохондрии — микроскопические пузырьки размером до 2-3 мкм, окруженные двойной мембраной. В митохондриях протекает окисление углеводов, жиров и аминокислот до углекислого газа и воды с использованием кислорода. За счет энергии, выделяющейся при окислении, в митохондриях осуществляется синтез АТФ. В тренированных мышцах митохондрии многочисленны и располагаются вдоль миофибрилл.
См. также Митохондрии
Ядра Править
Ядра окружены оболочкой — нуклеолеммой и содержат генетическую информацию для синтеза белков.
Ретикулум Править
Саркоплазматический ретикулум состоит из трубочек, канальцев и пузырьков, образованных мембранами и соединенных друг с другом. Саркоплазматический ретикулум с помощью особых трубочек, называемых Т-системой, связан с оболочкой мышечной клетки — сарколеммой. В ретикулуме находятся пузырьки, называемые цистернами. Эти пузырьки в большой концентрации содержат ионы кальция.
Саркоплазма Править
Саркоплазма занимает внутреннее пространство мышечных клеток и представляет собой коллоидный раствор, содержащий белки, гликоген, жировые капли и другие включения. Белки саркоплазмы составляют 25-30% от всех белков мышц. Среди элементов саркоплазмы есть некоторые, заслуживающие особого внимания:
а)ферменты гликолиза, расщепляющие гликоген/глюкозу до пировиноградной или молочной кислоты;
б)фермент креатинкиназа, участвующий в запуске фосфогенной энергетической реакции;
в) белок миоглобин, идентичный по строении белку крови гемоглобину. Благодаря этому белку в мышечной ткани создается запас кислорода.
г) азотсодержащие небелковые вещества — АТФ, АДФ, АМФ, Крф, креатин, креатинин (продукт распада КрФ)
д) аминокислоты глутаминовая кислота и глутамин
е) углеводы. Гликоген — основной углевод мышечной ткани. В очень малой концентрации присутствует свободная глюкоза.В процессе мышечной работы в саркоплазме происходит накопление продуктов углеводного обмена — лактата и пирувата.
ж) жиры.Запасной жир накапливается в мышцах, тренируемых на выносливость.
Сарколемма Править
Сарколемма. Каждое мышечное волокно окружено клеточной оболочкой — сарколеммой. Это липопротеидная (состоящая из жиров и белков) мембрана толщиной около 10 нм.
Миофибриллы — что это?
Миофибриллы – это сократительные элементы мышечного волокна. Чем их больше в конкретном мышечном волокне, тем большую силу сокращения способно проявить данное волокно.Чтобы было понятно, что такое миофибрилла. Ее можно сравнить с резиновым жгутиком внутри обыкновенной резинки. Если жгутик – это миофибрилла, то чем больше таких жгутиков, тем толще будет сама резинка, и тем сильнее она будет сокращаться из растянутого положения.
Точно так же и в мышечном волокне. Чем больше внутри него миофибрилл, тем сильнее и быстрее будет сокращение. Грубо говоря, тем больший вес и большую скорость можно развить.
Для того, чтобы увеличить количество миофибрилл, необходимо подвергать конкретное мышечное волокно нагрузке. Если будут соблюдаться 4 основных принципа, необходимые для роста мускулатуры, тогда количество миофибрилл в мышечном волокне будет постепенно увеличиваться.
По мере роста количества миофибрилл, мышечное волокно начнет увеличиваться в размере. А т.к. тренируется одновременно большое количество мышечных волокон, то будет расти и общий поперечник тренируемой мышцы.
Рост миофибрилл – это длительный процесс. Ускорить природный темп роста миофибрилл способен прием запрещенных гормональных препаратов, прежде всего, тестостерона и гормона роста.
Увеличение количества миофибрилл особенно сказывается на увеличении силовых показателей. На локальную выносливость мышечной группы почти не влияет.
Миофибриллы — это… Что такое Миофибриллы?
[от Мио… и новолат. fibrilla (уменьшительное от лат. fibra) — волоконце, ниточка], сократимые нити в протоплазме поперечнополосатых мышечных волокон скелетной мускулатуры, сердечной мышцы и мышц с двойной косой исчерченностью. Диаметр М. от 0,5 до несколькихУльтраструктура миофибриллы поперечнополосатого мышечного волокна (схема). А — в оптическом микроскопе; Б — в электронном микроскопе; 1 — полоска М; 2 — полоска Z; 3 — диск Н; 4 — диск А; 5 — диск I; 6 — толстая протофибрилла; 7 — тонкая протофибрилла; 8 — субдиск Н; 9 — мостики.
Миофибриллы — Большая советская энциклопедия
Миофибри́ллы
[от Мио… и новолат. fibrilla (уменьшительное от лат. fibra) — волоконце, ниточка], сократимые нити в протоплазме поперечнополосатых мышечных волокон скелетной мускулатуры, сердечной мышцы и мышц с двойной косой исчерченностью. Диаметр М. от 0,5 до нескольких мкм. В поперечном сечении М. округлы, угловаты или овальны. Основную массу М. составляют тончайшие белковые нити — миофиламенты, или протофибриллы (см. рис.), двух типов — толстые миозиновые (состоят главным образом из Миозина, длина их около 1500 нм, диаметр 10—15 нм) и тонкие актиновые (состоят в основном из Актина, длина их 1000—1100 нм, диаметр 5—8 нм). Имеются в М. и другие белки: тропомиозин В (в тонких протофибриллах мышц всех типов) и тропомиозин А, или парамиозин (в толстых протофибриллах мышц с двойной косой исчерченностью), а также α- и β-актинины, тропонин и др. Тонкие протофибриллы прикрепляются к т. н. полоске Z — сложному переплёту белковых нитей. Участок М. между двумя полосками Z называется саркомером. Толстые протофибриллы образуют плотный обладающий двойным лучепреломлением участок М. — анизотропный диск (диск А). Между толстыми протофибриллами частично вдвинуты тонкие протофибриллы («зона перекрывания»). Участок саркомера по обе стороны от полоски Z, содержащий лишь тонкие протофибриллы, называется изотропным диском (диск 1). Центральная зона диска А, лишённая тонких протофибрилл, называется диском Н; в его центре обычно видна полоска М, составленная короткими (40 нм) М-нитями, расположенными вдоль длинной оси М.; длина их соответствует ширине полоски М. С обеих сторон от полоски М. расположен субдиск Н — узкая зона (~ 130 нм), более светлая, чем остальной диск Н. Толстые протофибриллы имеют по всей длине равномерно расположенные отростки («мостики»), представляющие, по-видимому, отошедшие от протофибрилл концы миозиновых молекул. Середина толстых протофибрилл лишена отростков, чем и обусловлено возникновение светлой зоны (субдиска Н). Данная схема строения М. допускает ряд возражений, например при сильном растяжении М. тонкие протофибриллы должны полностью выйти из диска А, а саркомер — распасться на фрагменты, однако этого не происходит, т. к. допускается существование 3-го типа протофибрилл — «сверхтонких нитей», соединяющих полоски Z. См. также Мышцы, Мышечное сокращение.
Лит.: Леви А., Сикевиц Ф., Структура и функции клетки, пер. с англ., М., 1971; Хилл А., Механика мышечного сокращения, пер. с англ., М., 1972.
Ультраструктура миофибриллы поперечнополосатого мышечного волокна (схема). А — в оптическом микроскопе; Б — в электронном микроскопе; 1 — полоска М; 2 — полоска Z; 3 — диск Н; 4 — диск А; 5 — диск I; 6 — толстая протофибрилла; 7 — тонкая протофибрилла; 8 — субдиск Н; 9 — мостики.
Источник: Большая советская энциклопедия на Gufo.me
Значения в других словарях
- миофибриллы — орф. миофибриллы, -илл, ед. -илла, -ы Орфографический словарь Лопатина
- миофибриллы — (от мио… и фибриллы), сократимые нити в саркоплазме поперечнополосатых мышечных волокон, сердечной мышцы и мышц с двойной косой исчерченностью, обеспечивающие мышечное сокращение. Диам. М. от 0,5 до неск. мкм. Осн. массу… Биологический энциклопедический словарь
- МИОФИБРИЛЛЫ — МИОФИБРИЛЛЫ (от мио… и новолат. fibrilla — волоконце, ниточка) — сократимые волокна (диаметр от 0,5 до нескольких миллимикрон) в протоплазме сердечной и поперечнополосатых мышц. Состоят из белковых нитей — протофибрилл. Большой энциклопедический словарь
- миофибриллы — МИОФИБРИЛЛЫ Сократимые волокна в структуре сердечной и поперечно-полосатых мышц. Состоят из белковых нитей — протофибрилл. (Терминология спорта. Толковый словарь спортивных терминов, 2001) Словарь спортивных терминов
Что значит миофибриллы — Значения слов
[от мио… и новолат. fibrilla (уменьшительное от лат. fibra) ≈ волоконце, ниточка], сократимые нити в протоплазме поперечнополосатых мышечных волокон скелетной мускулатуры, сердечной мышцы и мышц с двойной косой исчерченностью. Диаметр М. от 0,5 до нескольких мкм. В поперечном сечении М. округлы, угловаты или овальны. Основную массу М. составляют тончайшие белковые нити ≈ миофиламенты, или протофибриллы (см. рис.), двух типов ≈ толстые миозиновые (состоят главным образом из миозина , длина их около 1500 нм, диаметр 10≈15 нм) и тонкие актиновые (состоят в основном из актина , длина их 1000≈1100 нм, диаметр 5≈8 нм). Имеются в М. и другие белки: тропомиозин В (в тонких протофибриллах мышц всех типов) и тропомиозин А, или парамиозин (в толстых протофибриллах мышц с двойной косой исчерченностью), а также a- и b-актинины, тропонин и др. Тонкие протофибриллы прикрепляются к т. н. полоске Z ≈ сложному переплёту белковых нитей. Участок М. между двумя полосками Z называется саркомером. Толстые протофибриллы образуют плотный обладающий двойным лучепреломлением участок М. ≈ анизотропный диск (диск А). Между толстыми протофибриллами частично вдвинуты тонкие протофибриллы («зона перекрывания»). Участок саркомера по обе стороны от полоски Z, содержащий лишь тонкие протофибриллы, называется изотропным диском (диск 1). Центральная зона диска А, лишённая тонких протофибрилл, называется диском Н; в его центре обычно видна полоска М, составленная короткими (40 нм) М-нитями, расположенными вдоль длинной оси М.; длина их соответствует ширине полоски М. С обеих сторон от полоски М. расположен субдиск Н ≈ узкая зона (~ 130 нм), более светлая, чем остальной диск Н. Толстые протофибриллы имеют по всей длине равномерно расположенные отростки («мостики»), представляющие, по-видимому, отошедшие от протофибрилл концы миозиновых молекул. Середина толстых протофибрилл лишена отростков, чем и обусловлено возникновение светлой зоны (субдиска Н). Данная схема строения М. допускает ряд возражений, например при сильном растяжении М. тонкие протофибриллы должны полностью выйти из диска А, а саркомер ≈ распасться на фрагменты, однако этого не происходит, т. к. допускается существование 3-го типа протофибрилл ≈ «сверхтонких нитей», соединяющих полоски Z. См. также Мышцы , Мышечное сокращение .
Лит.: Леви А., Сикевиц Ф., Структура и функции клетки, пер. с англ., М., 1971; Хилл А., Механика мышечного сокращения, пер. с англ., М., 1972.
2. Строение миофибрилл.
Сократительные элементы – миофибриллы – занимают большую часть объема миоцитов. В нетренированных мышцах миофибриллы расположены, рассеяно, а тренированных они сгруппированы в пучки, называемые полями Конгейма.
Микроскопическое изучение строения миофибрилл показало, что они имеют диаметр около 1 мкм и состоят из чередующихся светлых и темных участков или дисков. В мышечных клетках миофибриллы располагаются таким образом, что светлые и темные участки рядом расположенных миофибрилл совпадают, что создает видимую под микроскопом поперечную исчертанность всего мышечного волокна.
Использование электронного микроскопа с очень большим увеличением позволило расшифровать строение миофибрилл и установить причины наличия у них светлых и темных участков. Было обнаружено, что миофибриллы являются сложными структурами, построенными в свою очередь, из большого числа мышечных нитей дух типов – толстых и тонких. Толстые в два раза толще тонких, соответственно 15 и 7 нм.
Состоят миофибриллы из чередующихся пучков параллельно расположенных толстых и тонких нитей, которые концами заходят друг на друга.
Участок миофибриллы, состоящий из толстых нитей и находящимися между ними концов тонких нитей, обладает двойным лучепреломлением. Под микроскопом эти участки кажутся темными и получили название анизотропных или темных дисков (А-диски).
Тонкие участки состоят из тонких нитей и выглядят светлыми, так как не обладают двойным лучепреломлением и легко пропускают свет. Такие участки называются изотропными или светлыми дисками (I-диски).
Z Z Z
—
— — —
—
— — —
—
— — —
I-диск А-диск
Рисунок. Схема строения миофибриллы
В середине пучка тонких нитей (диск I) поперечно располагается тонкая пластинка из белка, которая фиксирует положение мышечных нитей в пространстве и одновременно упорядочивая расположение А- и I-дисков многих миофибрилл. Эта пластинка хорошо видна под микроскопом и названа Z-пластинкой или Z-линией.
Диски А имеют в середине более светлую полосу – зону Н, пересекаемую более темной М – зоной.
Участок между соседними Z-линиями называется саркомер. Каждая миофибрилла состоит из нескольких сотен саркомеров (до 1000-1200).
саркомер
а
I-диск А-дискI-диск
Рисунок. Структура мышцы на разных уровнях организации: а – мышечное волокно;б – расположение миофибриллы в покоящейся мышце
Каждый саркомер включает: 1) сеть поперечных трубочек, ориентированных под углом 90° к продольной оси волокна и соединяющихся с наружной поверхностью клетки; 2) саркоплаз-матический ретикулум, составляющий 8—10% объема клетки; 3) несколько митохондрий. Длина саркомера обусловлена генетически и в ходе спортивной тренировки любой направленности не изменяется.
Диски I состоят только из тонких филаментов, а диски А – из филаментов двух типов. Зона Н содержит только толстые филаменты, линия Z скрепляет тонкие филаменты между собой. Между толстыми и тонкими филаментами расположены поперечные мостики (спайки) толщиной около 3 нм; расстояние между этими мостиками 40 нм.
Изучение химического состава миофибрилл показало, что тонкие и толстые нити образованы белками. Палочковидная молекула миозина состоит из двух идентичных основных цепей (по 200 кДа) и четырех легких цепей (по 20 кДа), общая масса миозина около 500 кДа.
Толстые нити (микрофиламенты) состоят из белка миозина. Эти белки образуют двойную спираль с глобулярной головкой на конце, присоединенной к очень длинному стержню. Стержень представляет собой двухцепочечную а-спирализованную суперспираль.
Миозиновые головки обладают АТФазной активностью, то есть способностью расщеплять АТФ. Второй участок миозина обеспечивает связь толстых нитей с тонкими. Общая структура миозина показана на рисунке.
хвост
Рисунок. Схематичное изображение молекулы миозина
Тонкие нити состоят из белков актина, тропонина и тропомиозина.
Основной белок в данном случае актин. Он обладает двумя важнейшими свойствами:
— образует фибриллярный актин, способный к быстрой полимеризации;
— актин способен соединяться с миозиновыми головками поперечными мостиками.
Актин – водорастворимый глобулярный белок с молекулярной массой 42 кДа; эта форма актина обозначается как G-актин. В мышечном волокне актин находится в полимеризованной форме, которая обозначается как F-актин. Тонкие филаменты мышцы образованы двунитчатыми актиновыми структурами, связанными между собой нековалентными связями.
Другие белки тонких нитей помогают актину осуществлять его функции.
Тропонин (Тн), молекулярная масса которого около 76 кДа. Он представляет собой сферическую молекулу, состоящую из трех разных субъединиц, получивших название в соответствии с выполняемыми функциями: тропомиозинсвязывающей (Тн-Т), ингибирующей (Тн-1) и кальцийсвязывающей (Тн-С). Каждый компонент тонких филаментов соединяется с двумя другими нековалентными связями:
F-актин — тропомиозин
Тн-1 Тн-Т
В мышце, где все рассмотренные компоненты собраны вместе в тонком филаменте (рис.), тропомиозин блокирует присоединение миозиновой головки к находящемуся рядом молекулами глобулярного актина тонких нитей (F-актину).
Молекулы миозина объединяются, образуя филаменты, состоящие примерно из 400 палочковидных молекул, связанных друг с другом таким образом, что пары головок миозиновых молекул ложатся на расстоянии 14,3 нм друг от друга; они располагаются по спирали (рис.). Миозиновые нити стыкуются «хвост к хвосту».
Рисунок. Упаковка миозиновых молекул при образовании толстого филамента
Миозин выполняет три биологически важные функции:
При физиологических значениях ионной силы и рН молекулы миозина спонтанно образуют волокно.
Миозин обладает каталитической активностью, т. е. является ферментом. В 1939 г. ВА Энгельгардт и М.Н. Любимова обнаружили, что миозин способен катализировать гидролиз АТФ. Эта реакция является непосредственным источником свободной энергии, необходимой для мышечного сокращения.
Миозин связывает полимеризованную форму актина — основного белкового компонента тонких миофибрилл. Именно это взаимодействие, как будет показано ниже, играет ключевую роль в мышечном сокращении.