Нитчатые элементы цитоскелета. Наноструктуры, обеспечивающие мышечное сокращение

Способность эукариотических клеток сохранять определенную форму, а также осуществлять направленные и координированные движения обусловлена наличием у них цитоскелета - сложной сети белковых нитей, пронизывающих цитоплазмv.

Цитоскелет — это клеточный каркас или скелет, находящийся в цитоплазме живой клетки. Он присутствует во всех клетках как у эукариот, так и у прокариот. Это динамичная, изменяющаяся структура, в функции которой входит поддержание и адаптация формы клетки ко внешним воздействиям, экзо- и эндоцитоз, обеспечение движения клетки как целого, активный внутриклеточный транспорт и клеточное деление.

Сократительными элементами клеток скелетной мышцы служат миофибриллы

Длинные, тонкие мышечные волокна, из которых построена скелетная мышца, - это гигантские клетки, образующиеся в ходе онтогенеза при слиянии множества отдельных клеток. Они получаются многоядерными, причем ядра располагаются прямо под плазматической мембраной. Основная же часть цитоплазмы (около двух третей сухого веса) состоит из миофибрилл - цилиндрических элементов толщиной 1 -2 мкм, которые часто тянутся от одного конца клетки до другого. На изолированных миофибриллах отчетливо видны поперечные полоски, от которых и зависит характерная поперечная исчерченность клеток скелетных мышц. Если к изолированным миофибриллам добавить АТР и Са₂ ⁺, они тотчас же сократятся - значит, именно они служат генераторами силы при сокращении мышечных клеток. Каждая миофибрилла представляет собой цепь миниатюрных сократимых единиц, состоящих из регулярным образом расположенных систем толстых и тонких нитей (филаментов).

Миофибриллы построены из повторяющихся ансамблей толстых и тонких филаментов

Регулярно повторяющиеся единицы, образующие миофибриллы и придающие им характерную исчерченностъ, - саркомеры – имеют длину около 2,5 мкм. При большом увеличении в миофибрилле можно видеть широкие темные и светлые полосы, а посередине каждой светлой полосы -плотную линию, которая отделяет один саркомер от другого.

В состав каждого саркомера входят два набора параллельных, частично перекрывающихся филаментов: толстых, которые образуют темную полосу и тянутся от одного ее края до другого, и тонких, лежащих в области светлой полосы и частично проникающих в соседние темные полосы. Когда рассматривали поперечный срез миофибриллы в области, где толстые и тонкие филаменты перекрываются, можно было видеть, что толстые филаменты организованы в виде правильной гексагональной решетки, причем каждый толстый филамент окружен тонкими, тоже расположенными регулярно. Сокращение - результат скольжения тонких и толстых филаментов друг относительно друга.

От толстых филаментов отходят многочисленные боковые отростки, или поперечные мостики, соприкасающиеся с тонкими нитями, которые лежат на расстоянии около 13 нм от толстых. При сокращении мышцы толстые и тонкие филаменты подтягивают друг друга с помощью этих мостиков, работающих циклично, как миниатюрные весла.