Підручник з Біології і екології (профільний рівень). 11 клас. Задорожний - Нова програма

§ 15. Рухи м’язів

Поміркуйте

  • Який зі способів руху одноклітинних організмів найбільш придатний для багатоклітинних тварин?

Згадайте

  • Опорно-рухова система
  • М'язова тканина
  • АТФ

Будова і робота м'язів

Предки багатоклітинних тварин були здатні на два типи рухів: джгутиковий і амебоїдний. Перші тварини намагалися використати обидва. Так, у пластинчастих, реброплавів, війчастих червів численні джгутики (війки) беруть помітну участь у пересуванні. Однак більш ефективним виявилося використання амебоїдного руху. Для цього знадобилося, щоб актинові мікрофіламенти зібралися в міцні паралельні пучки. Клітини, у яких це відбулося, ми називаємо м'язовими клітинами, або міоцитами, а органи, утворені такими клітинами,— м'язами, або мускулами.

Типовий м'яз складається з трьох основних частин: голівки, черевця і хвоста. Черевце є зосередженням м'язових клітин, скорочення яких забезпечує корисну роботу: руховий акт. Голівка і хвіст — це кінцеві ділянки, що з'єднують м'яз із тими частинами тіла, рух яких він забезпечує. Голівка прикріплена до того органа, який під час скорочення м'яза залишається нерухомим, а хвіст — до того, що рухається. У хордових і голівка, і хвіст найчастіше прикріплені до двох різних кісток (двоголовий м'яз плеча, литковий м'яз), однак відомі випадки, коли м'язи прикріплюються до шкіри (мімічні м'язи, сфінктери), хрящів (м'язи гортані), інших м'яких тканин (ціліарний м'яз ока).

Типи м'язової тканини

У хребетних розрізняють два основні типи м'язової тканини: гладеньку, у якій скоротливі волокна розташовані хаотично, а під час скорочення утворюють об'ємну сітку, та посмуговану, у якій вони розташовані упорядковано, утворюючи паралельні пучки. Посмугована тканина у свою чергу поділяється на два підтипи: скелетний і серцевий. Структурними одиницями скелетної посмугованої тканини є не звичайні клітини, а багатоядерні м'язові волокна, утворені в результаті злиття багатьох клітин.

Структура міоцитів і саркомерів

Як і будь-яка клітина, м'язове волокно містить цитоплазматичну мембрану, або сарколему, і цитоплазму, або саркоплазму. У цитоплазмі присутні численні мітохондрії (вони забезпечують клітину енергією) та ендоплазматичний, або саркоплазматичний, ретикулюм (він накопичує йони Кальцію, необхідні для скорочення). Окрім цього, у цитоплазмі присутні Т-трубочки — впинання цитоплазматичної мембрани, відповідальні за поширення нервового збудження.

Типи м'язової тканини

Мал. 15.1. Будова м'язового волокна

Центральну частину волокна займають міофібрили — довгі посмуговані пучки, які складаються з численних міофіламентів — окремих ниткоподібних молекул актину і міозину. Міофіламенти кожного типу зібрані в короткі пучки, що розташовані в ряд, один за одним. Філаменти кожного міозинового пучка заходять у проміжки між філаментами двох сусідніх актинових пучків. Ділянка міофібрили, що охоплює один міозиновий пучок і суміжні з ними половинки двох сусідніх актинових пучків, називається саркомером (мал. 15.1).

Механізм м'язового скорочення

Кожен міозиновий філамент має дві голівки. Розщепивши молекулу АТФ, голівка зв'язується з актиновим філаментом і штовхає його в бік центру саркомера. Узгоджена робота багатьох міозинових філаментів призводить до посилення взаємопроникнення актинових і міозинових пучків і, відповідно, до скорочення саркомера, м'язового волокна і всього м'яза (мал. 15.2).

Мал. 15.2. Механізм м'язового скорочення

Процес м'язового скорочення регулюється йонами Кальцію, які, вивільнившись із саркоплазматичного ретикулюму, зв'язуються з молекулами білка тропоніну. Цей білок змінює розташування волокон тропоміозину, які закривають активні центри молекул актину. Це дозволяє голівкам молекул міозину приєднатися до актинового філаменту.

Ключова ідея

М'язові клітини, міоцити, утворюють три типи тканин: гладеньку, скелетну посмуговану і серцеву посмуговану. У кожному міоциті присутні міофібрили, які складаються з пучків актинових і міозинових філаментів. Розщеплюючи молекулу АТФ, голівки молекул міозину приєднуються до молекул актину і тягнуть їх уздовж міофібрили, що забезпечує скорочення м'яза.

Запитання та завдання

1. Доведіть, що м'язовий тип руху є похідним від амебоїдного. 2. Яку роль м'язова тканина відіграє у функціонуванні основних систем органів людини? 3. Як ви гадаєте, що спонукає йони Кальцію до виходу із саркоплазматичного ретикулюму?