कंकाल की मांसपेशियां। कैल्शियम और मैग्नीशियम कौन से आयन मांसपेशियों के संकुचन के लिए आवश्यक हैं

हमें बार-बार यह देखने का अवसर मिला है कि एक ही धातु कई जैव रासायनिक कर्तव्यों का पालन करती है: लोहा ऑक्सीजन और इलेक्ट्रॉनों का परिवहन करता है, तांबा समान प्रक्रियाओं में भाग लेता है, जस्ता पॉलीपेप्टाइड्स के हाइड्रोलिसिस और बाइकार्बोनेट के अपघटन को बढ़ावा देता है, आदि।

लेकिन कैल्शियम इस मामले में सारे रिकॉर्ड तोड़ देता है। मूंगों में कैल्शियम आयन सुरक्षात्मक आवरण बनाते हैं, जिनका संचय विशाल आकार तक पहुँच जाता है; मांसपेशियों की गतिविधि सुनिश्चित करने वाले एंजाइमों के कामकाज के लिए कैल्शियम आवश्यक है; कैल्शियम रक्त जमावट प्रणाली को नियंत्रित करता है और कुछ एंजाइमों को सक्रिय करता है; यह कशेरुकियों आदि की हड्डियों और दांतों का भी हिस्सा है।

कैल्शियम चक्र इसके कार्बन डाइऑक्साइड लवणों की विभिन्न घुलनशीलता से सुगम होता है: कार्बोनेट CaCO 3 पानी में थोड़ा घुलनशील होता है, और बाइकार्बोनेट Ca(HCO 3) 2 काफी घुलनशील होता है, और घोल में इसकी सांद्रता कार्बन डाइऑक्साइड की सांद्रता पर निर्भर करती है और , इसलिए, समाधान के ऊपर इस गैस के आंशिक दबाव पर; इसलिए, जब पहाड़ी झरनों का कार्बोनेटेड पानी पृथ्वी की सतह पर बहता है और कार्बन डाइऑक्साइड (कार्बन डाइऑक्साइड) खो देता है, तो कैल्शियम कार्बोनेट तलछट के रूप में निकलता है, जिससे क्रिस्टलीय समुच्चय (गुफाओं में स्टैलेक्टाइट्स और स्टैलेग्माइट्स) बनते हैं। सूक्ष्मजीव एक समान प्रक्रिया को अंजाम देते हैं, समुद्री जल से बाइकार्बोनेट निकालते हैं और सुरक्षात्मक आवरण बनाने के लिए कार्बोनेट का उपयोग करते हैं।

उच्च प्राणियों के जीवों में, कैल्शियम यांत्रिक रूप से मजबूत संरचनाओं के निर्माण से संबंधित कार्य भी करता है। हड्डियों में, कैल्शियम खनिज एपेटाइट 3Ca 3 (PO 4) 2 *CaF 2 (Cl) की संरचना के समान लवण के रूप में निहित होता है। कोष्ठक में क्लोरीन प्रतीक इस खनिज में क्लोरीन के साथ फ्लोरीन के आंशिक प्रतिस्थापन को इंगित करता है।

अस्थि ऊतक का निर्माण विटामिन डी के प्रभाव में होता है; ये विटामिन, बदले में, सूर्य से पराबैंगनी विकिरण के प्रभाव में जीवों में संश्लेषित होते हैं। मछली के तेल में विटामिन डी की एक महत्वपूर्ण मात्रा पाई जाती है, इसलिए, यदि शिशु आहार में विटामिन की कमी होती है, तो आंतों में कैल्शियम अवशोषित नहीं होता है और रिकेट्स के लक्षण विकसित होते हैं; डॉक्टर दवा के रूप में मछली का तेल या शुद्ध विटामिन डी की तैयारी लिखते हैं। इस विटामिन की अधिकता बहुत खतरनाक है: यह विपरीत प्रक्रिया का कारण बन सकती है - हड्डी के ऊतकों का विघटन!

खाद्य उत्पादों में, कैल्शियम दूध, डेयरी उत्पादों (विशेषकर पनीर में इसकी बहुत अधिक मात्रा, क्योंकि दूध प्रोटीन कैसिइन कैल्शियम आयनों से जुड़ा होता है), साथ ही पौधों में भी पाया जाता है।

छोटे आणविक भार (लगभग 11,000) वाले और मछली की मांसपेशियों में मौजूद प्रोटीन सक्रिय रूप से कैल्शियम आयनों को पकड़ने की क्षमता प्रदर्शित करते हैं। उनमें से कुछ (जैसे कार्प एल्बुमिन) का बड़े पैमाने पर अध्ययन किया गया है; उनकी संरचना असामान्य निकली: उनमें बहुत सारे अमीनो एसिड एलेनिन और फेनिलएलनिन होते हैं और उनमें हिस्टिडीन, सिस्टीन और आर्जिनिन बिल्कुल भी नहीं होते हैं - अन्य प्रोटीन के लगभग अपरिवर्तित घटक।

कैल्शियम आयन के जटिल यौगिकों को पुलों के निर्माण की विशेषता होती है - आयन परिणामी परिसर में मुख्य रूप से कार्बोक्सिल और कार्बोनिल समूहों को बांधता है।

कैल्शियम आयन की समन्वय संख्या बड़ी है और आठ तक पहुँचती है। यह सुविधा स्पष्ट रूप से एंजाइम राइबोन्यूक्लिज़ की क्रिया को रेखांकित करती है, जो न्यूक्लिक एसिड (आरएनए) के हाइड्रोलिसिस की प्रक्रिया को उत्प्रेरित करती है, जो ऊर्जा की रिहाई के साथ शरीर के लिए महत्वपूर्ण है। यह माना जाता है कि कैल्शियम आयन एक कठोर परिसर बनाता है, जो पानी के अणु और फॉस्फेट समूह को एक दूसरे के करीब लाता है; कैल्शियम आयन के वातावरण में स्थित आर्गिनिन अवशेष फॉस्फेट समूह के निर्धारण में योगदान करते हैं। यह कैल्शियम द्वारा ध्रुवीकृत होता है और पानी के अणु द्वारा अधिक आसानी से हमला किया जाता है। परिणामस्वरूप, फॉस्फेट समूह न्यूक्लियोटाइड से अलग हो जाता है। यह भी सिद्ध हुआ कि इस एंजाइम प्रतिक्रिया में कैल्शियम आयन को समान ऑक्सीकरण अवस्था वाले अन्य आयनों द्वारा प्रतिस्थापित नहीं किया जा सकता है।

कैल्शियम आयन अन्य एंजाइमों को भी सक्रिय करते हैं, विशेष रूप से α-amylase (स्टार्च के हाइड्रोलिसिस को उत्प्रेरित करता है), लेकिन इस मामले में कैल्शियम को अभी भी कृत्रिम परिस्थितियों में त्रिगुणित नियोडिमियम धातु आयन से बदला जा सकता है।

कैल्शियम भी उस अद्भुत जैविक प्रणाली का एक अनिवार्य घटक है जो एक मशीन - मांसपेशी प्रणाली की तरह है। यह मशीन भोजन के पदार्थों में निहित रासायनिक ऊर्जा से यांत्रिक कार्य उत्पन्न करती है; इसकी दक्षता अधिक है; इसे लगभग तुरंत आराम की स्थिति से गति की स्थिति में स्थानांतरित किया जा सकता है (और आराम के समय कोई ऊर्जा खर्च नहीं होती है); इसकी विशिष्ट शक्ति लगभग 1 किलोवाट प्रति 1 किलोग्राम द्रव्यमान है, गति की गति अच्छी तरह से विनियमित है; मशीन लंबे समय तक काम करने के लिए काफी उपयुक्त है, जिसमें दोहराए जाने वाले आंदोलनों की आवश्यकता होती है, सेवा जीवन लगभग 2.6 * 10 6 ऑपरेशन है। प्रो. ने मांसपेशी का लगभग इसी प्रकार वर्णन किया। विल्की ने एक लोकप्रिय व्याख्यान में कहा कि एक मशीन ("रैखिक मोटर") भोजन के रूप में काम कर सकती है।

वैज्ञानिकों के लिए यह पता लगाना बहुत मुश्किल हो गया है कि इस "रैखिक मोटर" के अंदर क्या हो रहा है, रासायनिक प्रतिक्रिया कैसे लक्षित गति उत्पन्न करती है, और इस सब में कैल्शियम आयन क्या भूमिका निभाते हैं। अब यह स्थापित हो चुका है कि मांसपेशीय ऊतक एक झिल्ली (सार्कोलेमा) से घिरे हुए तंतुओं (लम्बी कोशिकाएँ) से बने होते हैं। मांसपेशियों की कोशिकाओं में मायोफिब्रिल्स होते हैं - मांसपेशियों के सिकुड़ने वाले तत्व, जो एक तरल - सार्कोप्लाज्म में डूबे होते हैं। मायोफाइब्रिल्स में खंड होते हैं - सरकोमेरेस। सरकोमेरेज़ में दो प्रकार के तंतुओं की एक प्रणाली होती है - मोटी और पतली।

मोटे तंतु प्रोटीन मायोसिन से बने होते हैं। मायोसिन अणु लम्बे कण होते हैं जिनके एक सिरे पर मोटापन होता है - एक सिर। सिर धागे जैसे अणु की सतह से ऊपर उभरे हुए हैं और अणु की धुरी पर विभिन्न कोणों पर स्थित हो सकते हैं। मायोसिन का आणविक भार 470,000 है।

पतले तंतु एक्टिन प्रोटीन अणुओं से बनते हैं, जिनका आकार गोलाकार होता है। एक्टिन का आणविक भार 46,000 है। एक्टिन कणों को इस प्रकार व्यवस्थित किया जाता है कि एक लंबा डबल हेलिक्स प्राप्त होता है। प्रत्येक सात एक्टिन अणु प्रोटीन ट्रोपोमायोसिन के एक धागे जैसे अणु से जुड़े होते हैं, जो अपने ऊपर (एक सिरे के करीब) एक अन्य प्रोटीन - ट्रोपोनिन (चित्र 19) का एक गोलाकार अणु रखता है। कंकाल की मांसपेशी के एक पतले फिलामेंट में 400 एक्टिन अणु और 60 ट्रोपोमायोसिन अणु होते हैं। इस प्रकार, मांसपेशियों का कार्य चार प्रोटीनों से निर्मित भागों की परस्पर क्रिया पर आधारित होता है।

प्रोटीन संरचनाएँ - z-प्लेटें - धागों की अक्षों के लंबवत स्थित होती हैं, जिनके एक सिरे पर पतले धागे जुड़े होते हैं। पतले धागों के बीच मोटे धागे रखे जाते हैं। शिथिल मांसपेशी में, z-प्लेटों के बीच की दूरी लगभग 2.2 μm होती है। मांसपेशियों में संकुचन तब शुरू होता है, जब तंत्रिका आवेग के प्रभाव में, मायोसिन अणुओं के उभार (सिर) पतले तंतुओं से जुड़े होते हैं और तथाकथित क्रॉस-लिंक या पुल दिखाई देते हैं। प्लेट के दोनों किनारों पर मोटे धागों के सिर विपरीत दिशाओं में झुके होते हैं, इसलिए, मुड़ते समय, वे मोटे धागों के बीच पतले धागे को खींचते हैं, जिससे पूरे मांसपेशी फाइबर में संकुचन होता है।

मांसपेशियों के काम के लिए ऊर्जा का स्रोत एडेनोसिन ट्राइफॉस्फोरिक एसिड (एटीपी) की हाइड्रोलिसिस प्रतिक्रिया है; पेशीय तंत्र के कामकाज के लिए इस पदार्थ की उपस्थिति आवश्यक है।

1939 में, वी.ए. एंगेलहार्ट और एम.एन. ल्युबिमोवा ने साबित किया कि मायोसिन और एक्टिन के साथ इसका कॉम्प्लेक्स - एक्टोमीओसिन - उत्प्रेरक हैं जो कैल्शियम और पोटेशियम आयनों के साथ-साथ मैग्नीशियम की उपस्थिति में एटीपी के हाइड्रोलिसिस को तेज करते हैं, जो सामान्य तौर पर अक्सर हाइड्रोलाइटिक प्रतिक्रियाओं को सुविधाजनक बनाता है। कैल्शियम की विशेष भूमिका यह है कि यह एक्टिन और मायोसिन के बीच क्रॉस-लिंक (पुल) के निर्माण को नियंत्रित करता है। एटीपी अणु मोटे तंतु में मायोसिन अणु के सिर से जुड़ जाता है। फिर कुछ रासायनिक परिवर्तन होते हैं, जो इस परिसर को सक्रिय लेकिन अस्थिर अवस्था में लाते हैं। यदि ऐसा कॉम्प्लेक्स किसी एक्टिन अणु (पतले फिलामेंट पर) के संपर्क में आता है, तो एटीपी हाइड्रोलिसिस प्रतिक्रिया के कारण ऊर्जा जारी होगी। यह ऊर्जा पुल को विक्षेपित करने और मोटे धागे को प्रोटीन प्लेट के करीब खींचने का कारण बनती है, यानी मांसपेशी फाइबर में संकुचन का कारण बनती है। इसके बाद, एक नया एटीपी अणु एक्टिन-मायोसिन कॉम्प्लेक्स में शामिल हो जाता है, और कॉम्प्लेक्स तुरंत विघटित हो जाता है: एक्टिन को मायोसिन से अलग कर दिया जाता है, पुल अब मोटे फिलामेंट को पतले फिलामेंट से नहीं जोड़ता है - मांसपेशियों को आराम मिलता है, और मायोसिन और एटीपी एक में बंधे रहते हैं जटिल जो निष्क्रिय अवस्था में है।

कैल्शियम आयन एकल मांसपेशी फाइबर के आसपास की नलियों और पुटिकाओं में निहित होते हैं। पतली झिल्लियों द्वारा निर्मित नलिकाओं और पुटिकाओं की इस प्रणाली को सार्कोप्लाज्मिक रेटिकुलम कहा जाता है; इसे एक तरल माध्यम में डुबोया जाता है जिसमें धागे स्थित होते हैं। तंत्रिका आवेग के प्रभाव में, झिल्ली की पारगम्यता बदल जाती है, और कैल्शियम आयन, सार्कोप्लाज्मिक रेटिकुलम को छोड़कर, आसपास के तरल पदार्थ में प्रवेश करते हैं। यह माना जाता है कि कैल्शियम आयन, ट्रोपोनिन के साथ मिलकर, फिलामेंटस ट्रोपोमायोसिन अणु की स्थिति को प्रभावित करते हैं और इसे ऐसी स्थिति में स्थानांतरित करते हैं जिसमें सक्रिय एटीपी-मायोसिन कॉम्प्लेक्स एक्टिन में शामिल हो सकता है। जाहिर है, कैल्शियम आयनों का नियामक प्रभाव ट्रोपोमायोसिन फिलामेंट्स के माध्यम से एक साथ सात एक्टिन अणुओं तक फैलता है।

मांसपेशियों के संकुचन के बाद, कैल्शियम बहुत तेजी से (एक सेकंड का अंश) तरल पदार्थ से निकल जाता है, फिर से सार्कोप्लाज्मिक रेटिकुलम के पुटिकाओं में चला जाता है, और मांसपेशी फाइबर आराम करते हैं। नतीजतन, "रैखिक मोटर" के संचालन का तंत्र प्रोटीन प्लेटों से जुड़े पतले एक्टिन फिलामेंट्स के बीच की जगह में मोटे मायोसिन फिलामेंट्स की एक प्रणाली के वैकल्पिक आंदोलन में शामिल होता है, और यह प्रक्रिया समय-समय पर सार्कोप्लाज्मिक रेटिकुलम से निकलने वाले कैल्शियम आयनों द्वारा नियंत्रित होती है। और इसे पुनः दर्ज करना।

पोटेशियम आयन, जिनकी मांसपेशियों में सामग्री कैल्शियम की तुलना में बहुत अधिक होती है, एक्टिन के गोलाकार रूप को फिलामेंटस - फाइब्रिलर में बदलने में योगदान करते हैं: इस अवस्था में, एक्टिन मायोसिन के साथ अधिक आसानी से संपर्क करता है।

इस दृष्टिकोण से, यह स्पष्ट हो जाता है कि पोटेशियम आयन हृदय की मांसपेशियों के संकुचन को क्यों बढ़ाते हैं, और वे शरीर की मांसपेशी प्रणाली के विकास के लिए आम तौर पर क्यों आवश्यक होते हैं।

कैल्शियम आयन रक्त के थक्के बनने की प्रक्रिया में सक्रिय भागीदार होते हैं। जीव के जीवन को सुरक्षित रखने के लिए यह प्रक्रिया कितनी महत्वपूर्ण है, यह बताने की जरूरत नहीं है। यदि रक्त का थक्का जमने में असमर्थ होता, तो एक छोटी सी खरोंच जीवन के लिए गंभीर खतरा पैदा कर देती। लेकिन सामान्य शरीर में छोटे-छोटे घावों से खून बहना 3-4 मिनट में बंद हो जाता है। क्षतिग्रस्त ऊतकों पर फ़ाइब्रिन प्रोटीन का घना थक्का बन जाता है, जिससे घाव बंद हो जाता है। रक्त के थक्के के निर्माण के एक अध्ययन से पता चला है कि कई प्रोटीन और विशेष एंजाइमों सहित जटिल प्रणालियाँ इसके निर्माण में भाग लेती हैं। पूरी प्रक्रिया के सही संचालन के लिए कम से कम 13 कारकों को मिलकर काम करना चाहिए।

जब संचार प्रणाली में कोई वाहिका क्षतिग्रस्त हो जाती है, तो प्रोटीन थ्रोम्बोप्लास्टिन रक्त में प्रवेश कर जाता है। कैल्शियम आयन प्रोथ्रोम्बिन नामक पदार्थ (यानी, "थ्रोम्बिन का स्रोत") पर इस प्रोटीन की क्रिया में शामिल होते हैं। एक अन्य प्रोटीन (ग्लोबुलिन के वर्ग से) प्रोथ्रोम्बिन के थ्रोम्बिन में रूपांतरण को तेज करता है। थ्रोम्बिन फ़ाइब्रिनोजेन पर कार्य करता है, एक उच्च-आणविक प्रोटीन (इसका आणविक भार लगभग 400,000 है), जिसके अणुओं में धागे जैसी संरचना होती है। फाइब्रिनोजेन का उत्पादन यकृत में होता है और यह एक घुलनशील प्रोटीन है। हालाँकि, थ्रोम्बिन के प्रभाव में, यह पहले एक मोनोमेरिक रूप में बदल जाता है, और फिर पोलीमराइज़ हो जाता है, और फाइब्रिन का एक अघुलनशील रूप प्राप्त होता है - वही थक्का जो रक्तस्राव को रोकता है। कैल्शियम आयन फिर से अघुलनशील फाइब्रिन के निर्माण की प्रक्रिया में भाग लेते हैं।

गतिशीलता सभी जीवन रूपों का एक विशिष्ट गुण है। कोशिका विभाजन के दौरान गुणसूत्रों के विचलन, अणुओं के सक्रिय परिवहन, प्रोटीन संश्लेषण के दौरान राइबोसोम की गति, मांसपेशियों के संकुचन और विश्राम के दौरान निर्देशित गति होती है। मांसपेशियों का संकुचन जैविक गतिशीलता का सबसे उन्नत रूप है। मांसपेशियों की गति सहित कोई भी गतिविधि, सामान्य आणविक तंत्र पर आधारित होती है।

मनुष्यों में मांसपेशी ऊतक कई प्रकार के होते हैं। धारीदार मांसपेशी ऊतक कंकाल की मांसपेशियों (कंकाल की मांसपेशियां जिन्हें हम स्वेच्छा से अनुबंधित कर सकते हैं) बनाते हैं। चिकनी मांसपेशी ऊतक आंतरिक अंगों की मांसपेशियों का हिस्सा है: जठरांत्र संबंधी मार्ग, ब्रांकाई, मूत्र पथ, रक्त वाहिकाएं। हमारी चेतना की परवाह किए बिना, ये मांसपेशियाँ अनैच्छिक रूप से सिकुड़ती हैं।

इस व्याख्यान में हम कंकाल की मांसपेशियों के संकुचन और विश्राम की संरचना और प्रक्रियाओं को देखेंगे, क्योंकि वे खेल की जैव रसायन के लिए सबसे बड़ी रुचि हैं।

तंत्र मांसपेशी में संकुचनअभी तक पूरी तरह से खुलासा नहीं किया गया है.

निम्नलिखित निश्चित रूप से ज्ञात है।

1. मांसपेशियों के संकुचन के लिए ऊर्जा का स्रोत एटीपी अणु हैं।

2. एटीपी हाइड्रोलिसिस मांसपेशियों के संकुचन के दौरान मायोसिन द्वारा उत्प्रेरित होता है, जिसमें एंजाइमेटिक गतिविधि होती है।

3. मांसपेशियों के संकुचन के लिए ट्रिगर तंत्र तंत्रिका मोटर आवेग के कारण मायोसाइट्स के सार्कोप्लाज्म में कैल्शियम आयनों की एकाग्रता में वृद्धि है।

4. मांसपेशियों के संकुचन के दौरान, मायोफाइब्रिल्स की पतली और मोटी धागों के बीच क्रॉस ब्रिज या आसंजन दिखाई देते हैं।

5. मांसपेशियों के संकुचन के दौरान, पतले तंतु मोटे तंतुओं के साथ सरकते हैं, जिससे मायोफाइब्रिल्स और संपूर्ण मांसपेशी फाइबर छोटा हो जाता है।

मांसपेशियों के संकुचन के तंत्र की व्याख्या करने वाली कई परिकल्पनाएं हैं, लेकिन सबसे अधिक प्रमाणित तथाकथित है "स्लाइडिंग थ्रेड्स" या "रोइंग परिकल्पना" की परिकल्पना (सिद्धांत)।

आराम कर रही मांसपेशी में पतले और मोटे तंतु अलग-अलग अवस्था में होते हैं।

तंत्रिका आवेग के प्रभाव में, कैल्शियम आयन सार्कोप्लाज्मिक रेटिकुलम के सिस्टर्न को छोड़ देते हैं और पतले फिलामेंट प्रोटीन, ट्रोपोनिन से जुड़ जाते हैं। यह प्रोटीन अपना विन्यास बदलता है और एक्टिन का विन्यास बदलता है। परिणामस्वरूप, पतले तंतुओं के एक्टिन और मोटे तंतुओं के मायोसिन के बीच एक क्रॉस ब्रिज बनता है। इससे मायोसिन की ATPase गतिविधि बढ़ जाती है। मायोसिन एटीपी को तोड़ता है और, जारी ऊर्जा के कारण, मायोसिन सिर नाव के काज या चप्पू की तरह घूमता है, जिससे मांसपेशियों के तंतु एक-दूसरे की ओर फिसलने लगते हैं।

एक मोड़ लेने से धागों के बीच के पुल टूट जाते हैं। मायोसिन की एटीपीस गतिविधि तेजी से कम हो जाती है, और एटीपी हाइड्रोलिसिस बंद हो जाता है। हालाँकि, तंत्रिका आवेग के आगे आगमन के साथ, क्रॉस ब्रिज फिर से बनते हैं, क्योंकि ऊपर वर्णित प्रक्रिया फिर से दोहराई जाती है।

प्रत्येक संकुचन चक्र एटीपी के 1 अणु का उपयोग करता है।

मांसपेशियों का संकुचन दो प्रक्रियाओं पर आधारित होता है:

सिकुड़ा हुआ प्रोटीन का पेचदार कुंडलीकरण;

मायोसिन श्रृंखला और एक्टिन के बीच एक कॉम्प्लेक्स का चक्रीय रूप से दोहराव वाला गठन और पृथक्करण।

मांसपेशियों का संकुचन मोटर तंत्रिका की अंतिम प्लेट पर एक एक्शन पोटेंशिअल के आगमन से शुरू होता है, जहां न्यूरोहोर्मोन एसिटाइलकोलाइन जारी होता है, जिसका कार्य आवेगों को संचारित करना है। सबसे पहले, एसिटाइलकोलाइन एसिटाइलकोलाइन रिसेप्टर्स के साथ इंटरैक्ट करता है, जिसके परिणामस्वरूप सरकोलेममा के साथ एक एक्शन पोटेंशिअल का प्रसार होता है। यह सब Na + धनायनों के लिए सार्कोलेम्मा की पारगम्यता में वृद्धि का कारण बनता है, जो मांसपेशी फाइबर में चला जाता है, और सार्कोलेम्मा की आंतरिक सतह पर नकारात्मक चार्ज को निष्क्रिय कर देता है। सार्कोलेम्मा से जुड़ी सार्कोप्लाज्मिक रेटिकुलम की अनुप्रस्थ नलिकाएं होती हैं, जिसके माध्यम से उत्तेजना तरंग फैलती है। ट्यूबों से, उत्तेजना तरंग वेसिकल्स और सिस्टर्न की झिल्लियों में संचारित होती है, जो उन क्षेत्रों में मायोफिब्रिल्स को जोड़ती है जहां एक्टिन और मायोसिन फिलामेंट्स परस्पर क्रिया करते हैं। जब एक संकेत सार्कोप्लाज्मिक रेटिकुलम के सिस्टर्न में प्रेषित होता है, तो बाद वाला उनमें मौजूद सीए 2+ को छोड़ना शुरू कर देता है। जारी सीए 2+ टीएन-सी से बंधता है, जो गठनात्मक बदलाव का कारण बनता है जो ट्रोपोमायोसिन और फिर एक्टिन में संचारित होता है। ऐसा लगता है कि एक्टिन उस कॉम्प्लेक्स से पतले फिलामेंट्स के घटकों के साथ जारी किया गया था जिसमें यह स्थित था। इसके बाद, एक्टिन मायोसिन के साथ इंटरैक्ट करता है, और इस इंटरैक्शन का परिणाम आसंजन का निर्माण होता है, जो पतले फिलामेंट्स को मोटे फिलामेंट्स के साथ चलना संभव बनाता है।

बल की उत्पत्ति (छोटा करना) मायोसिन और एक्टिन के बीच बातचीत की प्रकृति से निर्धारित होती है। मायोसिन रॉड में एक गतिशील काज होता है, जिसके क्षेत्र में घूर्णन तब होता है जब मायोसिन का गोलाकार सिर एक्टिन के एक निश्चित क्षेत्र से जुड़ जाता है। यह ये मोड़ हैं, जो मायोसिन और एक्टिन के बीच बातचीत के कई क्षेत्रों में एक साथ होते हैं, जो एच-ज़ोन में एक्टिन फिलामेंट्स (पतले फिलामेंट्स) के पीछे हटने का कारण बनते हैं। यहां वे संपर्क करते हैं (अधिकतम लघुकरण पर) या यहां तक ​​कि एक-दूसरे को ओवरलैप करते हैं, जैसा कि चित्र में दिखाया गया है।

वी

चित्रकला। न्यूनीकरण तंत्र: ए- आराम की स्थिति; बी- मध्यम कमी; वी- अधिकतम कमी

इस प्रक्रिया के लिए ऊर्जा की आपूर्ति एटीपी के हाइड्रोलिसिस द्वारा की जाती है। जब एटीपी मायोसिन अणु के सिर से जुड़ जाता है, जहां मायोसिन एटीपीस का सक्रिय केंद्र स्थानीयकृत होता है, तो पतले और मोटे फिलामेंट्स के बीच कोई संबंध नहीं बनता है। परिणामी कैल्शियम धनायन एटीपी के नकारात्मक चार्ज को निष्क्रिय कर देता है, जिससे मायोसिन एटीपीस के सक्रिय केंद्र से निकटता को बढ़ावा मिलता है। परिणामस्वरूप, मायोसिन फॉस्फोराइलेशन होता है, यानी, मायोसिन ऊर्जा से चार्ज होता है, जिसका उपयोग एक्टिन के साथ आसंजन बनाने और पतले फिलामेंट को आगे बढ़ाने के लिए किया जाता है। पतले फिलामेंट के एक "कदम" आगे बढ़ने के बाद, एडीपी और फॉस्फोरिक एसिड एक्टोमीओसिन कॉम्प्लेक्स से अलग हो जाते हैं। फिर एक नया एटीपी अणु मायोसिन सिर से जुड़ जाता है, और पूरी प्रक्रिया मायोसिन अणु के अगले सिर के साथ दोहराई जाती है।

मांसपेशियों को आराम देने के लिए एटीपी का सेवन भी आवश्यक है। मोटर आवेग की समाप्ति के बाद, Ca 2+ सार्कोप्लाज्मिक रेटिकुलम के कुंडों में चला जाता है। टीएन-सी अपने से बंधे कैल्शियम को खो देता है, जिसके परिणामस्वरूप ट्रोपोनिन-ट्रोपोमायोसिन कॉम्प्लेक्स में गठनात्मक बदलाव होता है, और टीएन-आई फिर से एक्टिन के सक्रिय केंद्रों को बंद कर देता है, जिससे वे मायोसिन के साथ बातचीत करने में असमर्थ हो जाते हैं। सिकुड़े हुए प्रोटीन के क्षेत्र में Ca 2+ सांद्रता सीमा से नीचे हो जाती है, और मांसपेशी फाइबर एक्टोमीओसिन बनाने की अपनी क्षमता खो देते हैं।

इन स्थितियों के तहत, स्ट्रोमा की लोचदार शक्तियां, संकुचन के समय विकृत हो जाती हैं, हावी हो जाती हैं और मांसपेशियां शिथिल हो जाती हैं। इस मामले में, डिस्क ए, जोन एच और डिस्क I के मोटे धागों के बीच की जगह से पतले धागे हटा दिए जाते हैं, जिससे उनकी मूल लंबाई प्राप्त हो जाती है, रेखाएं Z एक दूसरे से समान दूरी पर दूर चली जाती हैं। मांसपेशियां पतली और लंबी हो जाती हैं।

हाइड्रोलिसिस दर एटीपीमांसपेशियों के काम के दौरान यह बहुत बड़ा होता है: 1 मिनट में प्रति 1 ग्राम मांसपेशी में 10 माइक्रोमोल तक। सामान्य भंडार एटीपीइसलिए, सामान्य मांसपेशी कार्य सुनिश्चित करने के लिए छोटा एटीपीइसे उसी दर पर बहाल किया जाना चाहिए जिस दर पर इसका उपभोग किया जाता है।

मांसपेशियों में आरामदीर्घकालिक तंत्रिका आवेग की समाप्ति के बाद होता है। इसी समय, सार्कोप्लाज्मिक रेटिकुलम टैंक की दीवार की पारगम्यता कम हो जाती है, और कैल्शियम आयन, कैल्शियम पंप की कार्रवाई के तहत, एटीपी की ऊर्जा का उपयोग करके, टैंक में चले जाते हैं। मोटर आवेग की समाप्ति के बाद रेटिकुलम टैंक में कैल्शियम आयनों को हटाने के लिए महत्वपूर्ण ऊर्जा व्यय की आवश्यकता होती है। चूँकि कैल्शियम आयनों का निष्कासन उच्च सांद्रता की ओर होता है, अर्थात। आसमाटिक प्रवणता के विपरीत, प्रत्येक कैल्शियम आयन को हटाने पर एटीपी के दो अणु खर्च होते हैं। सार्कोप्लाज्म में कैल्शियम आयनों की सांद्रता जल्दी से प्रारंभिक स्तर तक कम हो जाती है। प्रोटीन फिर से आराम की अवस्था की संरचना विशेषता प्राप्त कर लेते हैं।

आंतरिक अंग, त्वचा, रक्त वाहिकाएँ।

कंकाल की मांसपेशियांकंकाल के साथ मिलकर वे शरीर की मस्कुलोस्केलेटल प्रणाली बनाते हैं, जो अंतरिक्ष में शरीर की मुद्रा और गति के रखरखाव को सुनिश्चित करता है। इसके अलावा, वे एक सुरक्षात्मक कार्य करते हैं, आंतरिक अंगों को क्षति से बचाते हैं।

कंकाल की मांसपेशियां मस्कुलोस्केलेटल प्रणाली का एक सक्रिय हिस्सा हैं, जिसमें हड्डियां और उनके जोड़, स्नायुबंधन और टेंडन भी शामिल हैं। मांसपेशियों का द्रव्यमान शरीर के कुल वजन का 50% तक पहुंच सकता है।

कार्यात्मक दृष्टिकोण से, मोटर प्रणाली में मोटर न्यूरॉन्स भी शामिल होते हैं जो मांसपेशी फाइबर को तंत्रिका आवेग भेजते हैं। मोटर न्यूरॉन्स के शरीर जो अक्षतंतु के साथ कंकाल की मांसपेशियों को संक्रमित करते हैं, रीढ़ की हड्डी के पूर्वकाल सींगों में स्थित होते हैं, और मैक्सिलोफेशियल क्षेत्र की मांसपेशियों को संक्रमित करने वाले मस्तिष्क स्टेम के मोटर नाभिक में स्थित होते हैं। मोटर न्यूरॉन का अक्षतंतु कंकाल की मांसपेशी के प्रवेश द्वार पर शाखा करता है, और प्रत्येक शाखा एक अलग मांसपेशी फाइबर पर न्यूरोमस्कुलर सिनैप्स के निर्माण में भाग लेती है (चित्र 1)।

चावल। 1. मोटर न्यूरॉन एक्सॉन की एक्सॉन टर्मिनलों में शाखाएं। इलेक्ट्रॉन विवर्तन पैटर्न

चावल। मानव कंकाल की मांसपेशी की संरचना

कंकाल की मांसपेशियां मांसपेशी फाइबर से बनी होती हैं जो मांसपेशी बंडलों में व्यवस्थित होती हैं। एक मोटर न्यूरॉन की अक्षतंतु शाखाओं द्वारा संक्रमित मांसपेशी फाइबर के सेट को मोटर (या मोटर) इकाई कहा जाता है। आंख की मांसपेशियों में, 1 मोटर इकाई में 3-5 मांसपेशी फाइबर हो सकते हैं, धड़ की मांसपेशियों में - सैकड़ों फाइबर, एकमात्र मांसपेशी में - 1500-2500 फाइबर। पहली मोटर इकाई के मांसपेशी फाइबर में समान रूपात्मक गुण होते हैं।

कंकाल की मांसपेशियों के कार्यहैं:

• अंतरिक्ष में शरीर की गति;
• एक दूसरे के सापेक्ष शरीर के अंगों की गति, जिसमें श्वसन गतिविधियों का कार्यान्वयन शामिल है जो फेफड़ों को वेंटिलेशन प्रदान करते हैं;
• शरीर की स्थिति और मुद्रा बनाए रखना।

कंकाल की मांसपेशियां, कंकाल के साथ मिलकर शरीर की मस्कुलोस्केलेटल प्रणाली बनाती हैं, जो अंतरिक्ष में शरीर की मुद्रा और गति के रखरखाव को सुनिश्चित करती है। इसके साथ ही, कंकाल की मांसपेशियां और कंकाल एक सुरक्षात्मक कार्य करते हैं, आंतरिक अंगों को क्षति से बचाते हैं।

इसके अलावा, धारीदार मांसपेशियां गर्मी के उत्पादन में महत्वपूर्ण होती हैं, जो तापमान होमियोस्टैसिस को बनाए रखती हैं, और कुछ पोषक तत्वों के भंडारण में भी महत्वपूर्ण होती हैं।

चावल। 2. कंकाल की मांसपेशियों के कार्य

कंकाल की मांसपेशियों के शारीरिक गुण

कंकाल की मांसपेशियों में निम्नलिखित शारीरिक गुण होते हैं।

उत्तेजना.यह तंत्रिका आवेग के आगमन पर उत्तेजना के साथ प्रतिक्रिया करने के लिए प्लाज्मा झिल्ली (सार्कोलेमा) की संपत्ति द्वारा सुनिश्चित किया जाता है। धारीदार मांसपेशी फाइबर (ई 0 लगभग 90 एमवी) की झिल्ली की आराम क्षमता में अधिक अंतर के कारण, उनकी उत्तेजना तंत्रिका फाइबर (ई 0 लगभग 70 एमवी) की तुलना में कम है। उनकी क्रिया क्षमता का आयाम अन्य उत्तेजनीय कोशिकाओं की तुलना में अधिक (लगभग 120 एमवी) है।

इससे व्यवहार में कंकाल चूहों की बायोइलेक्ट्रिकल गतिविधि को आसानी से रिकॉर्ड करना संभव हो जाता है। ऐक्शन पोटेंशिअल की अवधि 3-5 एमएस है, जो उत्तेजित मांसपेशी फाइबर झिल्ली के पूर्ण अपवर्तकता चरण की छोटी अवधि निर्धारित करती है।

चालकता.यह प्लाज्मा झिल्ली की संपत्ति द्वारा स्थानीय गोलाकार धाराओं को बनाने, क्रिया क्षमता उत्पन्न करने और संचालित करने के लिए सुनिश्चित किया जाता है। परिणामस्वरूप, क्रिया क्षमता मांसपेशी फाइबर के साथ झिल्ली के साथ और झिल्ली द्वारा गठित अनुप्रस्थ ट्यूबों के साथ अंदर की ओर फैलती है। ऐक्शन पोटेंशिअल की गति 3-5 मीटर/सेकेंड है।

सिकुड़न.झिल्ली की उत्तेजना के बाद उनकी लंबाई और तनाव को बदलना मांसपेशी फाइबर का एक विशिष्ट गुण है। सिकुड़न मांसपेशी फाइबर के विशेष सिकुड़ा प्रोटीन द्वारा प्रदान की जाती है।

कंकाल की मांसपेशियों में विस्कोलेस्टिक गुण भी होते हैं जो मांसपेशियों को आराम देने के लिए महत्वपूर्ण होते हैं।

चावल। मानव कंकाल की मांसपेशियाँ

कंकाल की मांसपेशियों के भौतिक गुण

कंकाल की मांसपेशियों की विशेषता विस्तारशीलता, लोच, शक्ति और कार्य करने की क्षमता है।

विस्तारशीलता -तन्य बल के प्रभाव में मांसपेशियों की लंबाई बदलने की क्षमता।

लोच -तन्यता या विकृत बल की समाप्ति के बाद मांसपेशियों की अपने मूल आकार को बहाल करने की क्षमता।

- किसी मांसपेशी की भार उठाने की क्षमता। विभिन्न मांसपेशियों की ताकत की तुलना करने के लिए, अधिकतम द्रव्यमान को उसके शारीरिक क्रॉस-सेक्शन के वर्ग सेंटीमीटर की संख्या से विभाजित करके उनकी विशिष्ट ताकत निर्धारित की जाती है। कंकाल की मांसपेशियों की ताकत कई कारकों पर निर्भर करती है। उदाहरण के लिए, किसी निश्चित समय पर उत्तेजित मोटर इकाइयों की संख्या पर। यह मोटर इकाइयों की समकालिकता पर भी निर्भर करता है। मांसपेशियों की ताकत शुरुआती लंबाई पर भी निर्भर करती है। एक निश्चित औसत लंबाई होती है जिस पर मांसपेशी अधिकतम संकुचन विकसित करती है।

चिकनी मांसपेशियों की ताकत प्रारंभिक लंबाई, मांसपेशी परिसर की उत्तेजना की समकालिकता, साथ ही कोशिका के अंदर कैल्शियम आयनों की एकाग्रता पर भी निर्भर करती है।

मांसपेशियों की क्षमता काम करें।मांसपेशियों का काम उठाए गए भार के द्रव्यमान और लिफ्ट की ऊंचाई के उत्पाद द्वारा निर्धारित होता है।

उठाए गए भार का द्रव्यमान बढ़ने से मांसपेशियों का काम बढ़ता है, लेकिन एक निश्चित सीमा तक, जिसके बाद भार में वृद्धि से काम में कमी आती है, यानी। लिफ्ट की ऊँचाई कम हो जाती है। मध्यम भार पर मांसपेशियों द्वारा अधिकतम कार्य किया जाता है। इसे औसत भार का नियम कहा जाता है। मांसपेशियों के काम की मात्रा मांसपेशी फाइबर की संख्या पर निर्भर करती है। मांसपेशियाँ जितनी मोटी होंगी, वह उतना ही अधिक भार उठा सकती है। लंबे समय तक मांसपेशियों में तनाव रहने से थकान होती है। यह मांसपेशियों (एटीपी, ग्लाइकोजन, ग्लूकोज) में ऊर्जा भंडार की कमी, लैक्टिक एसिड और अन्य मेटाबोलाइट्स के संचय के कारण होता है।

कंकाल की मांसपेशियों के सहायक गुण

एक्स्टेंसिबिलिटी एक मांसपेशी की तन्यता बल के प्रभाव में अपनी लंबाई बदलने की क्षमता है। लोच एक मांसपेशी की तन्यता या विकृत बल की समाप्ति के बाद अपनी मूल लंबाई में लौटने की क्षमता है। जीवित मांसपेशियों में छोटी लेकिन पूर्ण लोच होती है: यहां तक ​​कि एक छोटा सा बल भी मांसपेशियों को अपेक्षाकृत अधिक लंबा कर सकता है, और इसकी मूल आकार में वापसी पूरी हो जाती है। यह गुण कंकाल की मांसपेशियों के सामान्य कार्यों के लिए बहुत महत्वपूर्ण है।

किसी मांसपेशी की ताकत उस अधिकतम भार से निर्धारित होती है जिसे मांसपेशी उठाने में सक्षम है। विभिन्न मांसपेशियों की ताकत की तुलना करने के लिए, उनकी विशिष्ट ताकत निर्धारित की जाती है, अर्थात। एक मांसपेशी जो अधिकतम भार उठाने में सक्षम है उसे उसके शारीरिक क्रॉस-सेक्शन के वर्ग सेंटीमीटर की संख्या से विभाजित किया जाता है।

किसी मांसपेशी की कार्य करने की क्षमता।मांसपेशियों का कार्य उठाए गए भार के परिमाण और लिफ्ट की ऊंचाई के उत्पाद द्वारा निर्धारित होता है। बढ़ते भार के साथ मांसपेशियों का काम धीरे-धीरे बढ़ता है, लेकिन एक निश्चित सीमा तक, जिसके बाद भार बढ़ने से काम में कमी आती है, क्योंकि भार उठाने की ऊंचाई कम हो जाती है। नतीजतन, मांसपेशियों का अधिकतम काम औसत भार पर किया जाता है।

मांसपेशियों की थकान।मांसपेशियाँ लगातार काम नहीं कर सकतीं। लंबे समय तक काम करने से उनके प्रदर्शन में कमी आती है। मांसपेशियों के प्रदर्शन में अस्थायी कमी जो लंबे समय तक काम करने के दौरान होती है और आराम के बाद गायब हो जाती है, मांसपेशी थकान कहलाती है। यह दो प्रकार की मांसपेशियों की थकान के बीच अंतर करने की प्रथा है: झूठी और सच्ची। झूठी थकान के साथ, मांसपेशी थकती नहीं है, बल्कि तंत्रिका से मांसपेशी तक आवेगों को संचारित करने के लिए एक विशेष तंत्र होता है, जिसे सिनैप्स कहा जाता है। सिनैप्स में मध्यस्थों का भंडार समाप्त हो गया है। सच्ची थकान के साथ, मांसपेशियों में निम्नलिखित प्रक्रियाएं होती हैं: अपर्याप्त ऑक्सीजन आपूर्ति के कारण पोषक तत्वों के कम ऑक्सीकृत टूटने वाले उत्पादों का संचय, मांसपेशियों के संकुचन के लिए आवश्यक ऊर्जा स्रोतों की कमी। मांसपेशियों के संकुचन के बल और मांसपेशियों के विश्राम की मात्रा में कमी से थकान प्रकट होती है। यदि मांसपेशियां कुछ समय के लिए काम करना बंद कर देती हैं और आराम की स्थिति में होती हैं, तो सिनैप्स का काम बहाल हो जाता है, और चयापचय उत्पादों को रक्त के साथ हटा दिया जाता है और पोषक तत्व पहुंचाए जाते हैं। इस प्रकार, मांसपेशी सिकुड़ने और काम करने की क्षमता पुनः प्राप्त कर लेती है।

सिंगल कट

एक मांसपेशी या मोटर तंत्रिका की उत्तेजना जो इसे एक ही उत्तेजना के साथ अंदर ले जाती है, मांसपेशियों में एक ही संकुचन का कारण बनती है। इस तरह के संकुचन के तीन मुख्य चरण होते हैं: अव्यक्त चरण, छोटा चरण और विश्राम चरण।

पृथक मांसपेशी फाइबर के एकल संकुचन का आयाम उत्तेजना की ताकत पर निर्भर नहीं करता है, अर्थात। "सभी या कुछ भी नहीं" कानून का पालन करता है। हालाँकि, सीधे उत्तेजित होने पर कई तंतुओं से बनी संपूर्ण मांसपेशी का संकुचन उत्तेजना की ताकत पर निर्भर करता है। थ्रेसहोल्ड करंट पर, प्रतिक्रिया में केवल थोड़ी संख्या में फाइबर शामिल होते हैं, इसलिए मांसपेशियों में संकुचन मुश्किल से ध्यान देने योग्य होता है। जलन की बढ़ती ताकत के साथ, उत्तेजना से ढके तंतुओं की संख्या बढ़ जाती है; संकुचन तब तक बढ़ता है जब तक कि सभी तंतु सिकुड़ नहीं जाते ("अधिकतम संकुचन") - इस प्रभाव को बॉडिच की सीढ़ी कहा जाता है। जलन पैदा करने वाली धारा के और अधिक तीव्र होने से मांसपेशियों के संकुचन पर कोई प्रभाव नहीं पड़ता है।

चावल। 3. एकल मांसपेशी संकुचन: ए - मांसपेशियों में जलन का क्षण; ए-6 - अव्यक्त अवधि; 6-बी - कमी (छोटा करना); वी-जी - विश्राम; डी-डी - क्रमिक लोचदार कंपन।

टेटनस मांसपेशी

प्राकृतिक परिस्थितियों में, कंकाल की मांसपेशी केंद्रीय तंत्रिका तंत्र से एकल उत्तेजना आवेग नहीं प्राप्त करती है, जो इसके लिए पर्याप्त उत्तेजना के रूप में काम करती है, बल्कि आवेगों की एक श्रृंखला प्राप्त करती है, जिसके लिए मांसपेशी लंबे समय तक संकुचन के साथ प्रतिक्रिया करती है। लंबे समय तक मांसपेशियों में संकुचन जो लयबद्ध उत्तेजना के जवाब में होता है उसे टेटनिक संकुचन या टेटनस कहा जाता है। टेटनस दो प्रकार के होते हैं: दाँतेदार और चिकना (चित्र 4)।

चिकना टेटनसतब होता है जब प्रत्येक बाद का उत्तेजना आवेग छोटा होने के चरण में प्रवेश करता है, और दांतेदार -विश्राम चरण में.

धनुस्तंभीय संकुचन का आयाम एकल संकुचन के आयाम से अधिक होता है। शिक्षाविद् एन.ई. वेदवेन्स्की ने मांसपेशियों की उत्तेजना के असमान मूल्य द्वारा टेटनस आयाम की परिवर्तनशीलता की पुष्टि की और उत्तेजना आवृत्ति के इष्टतम और निराशा की अवधारणाओं को शरीर विज्ञान में पेश किया।

इष्टतमयह उत्तेजना की आवृत्ति है जिस पर प्रत्येक बाद की उत्तेजना मांसपेशियों की बढ़ी हुई उत्तेजना के चरण में प्रवेश करती है। इस मामले में, अधिकतम परिमाण (इष्टतम) का टेटनस विकसित होता है।

निराशापूर्णयह उत्तेजना की आवृत्ति है जिस पर प्रत्येक बाद की उत्तेजना मांसपेशियों की कम उत्तेजना के चरण में होती है। टेटनस की तीव्रता न्यूनतम (निराशाजनक) होगी।

चावल। 4. उत्तेजना की विभिन्न आवृत्तियों पर कंकाल की मांसपेशियों का संकुचन: I - मांसपेशी संकुचन; द्वितीय - जलन की आवृत्ति का निशान; ए - एकल संकुचन; बी- दाँतेदार टेटनस; सी - चिकनी टेटनस

मांसपेशी संकुचन मोड

कंकाल की मांसपेशियों में संकुचन के आइसोटोनिक, आइसोमेट्रिक और मिश्रित तरीके होते हैं।

पर आइसोटोनिकजब कोई मांसपेशी सिकुड़ती है तो उसकी लंबाई बदल जाती है, लेकिन तनाव स्थिर रहता है। यह संकुचन तब होता है जब मांसपेशी प्रतिरोध पर काबू नहीं पाती है (उदाहरण के लिए, भार नहीं उठाती है)। प्राकृतिक परिस्थितियों में, जीभ की मांसपेशियों का संकुचन आइसोटोनिक प्रकार के करीब होता है।

पर सममितीयअपनी गतिविधि के दौरान मांसपेशियों में संकुचन होने से तनाव बढ़ जाता है, लेकिन इस तथ्य के कारण कि मांसपेशियों के दोनों सिरे स्थिर हैं (उदाहरण के लिए, मांसपेशी एक बड़ा भार उठाने की कोशिश कर रही है), यह छोटी नहीं होती है। मांसपेशीय तंतुओं की लंबाई स्थिर रहती है, केवल उनके तनाव की मात्रा बदलती रहती है।

उन्हें समान तंत्र द्वारा कम किया जाता है।

शरीर में, मांसपेशियों के संकुचन कभी भी पूरी तरह से आइसोटोनिक या आइसोमेट्रिक नहीं होते हैं। उनका हमेशा एक मिश्रित चरित्र होता है, अर्थात। मांसपेशियों की लंबाई और तनाव दोनों में एक साथ बदलाव होता है। इस कमी मोड को कहा जाता है ऑक्सोटोनिक,यदि मांसपेशियों में तनाव प्रबल हो, या ऑक्सोमेट्रिक,यदि छोटा करना प्रबल हो।

प्रश्न के लिए: कंकाल की मांसपेशी कोशिकाओं के साइटोप्लाज्म में कैल्शियम की उपस्थिति का क्या कारण है? लेखक द्वारा दिया गया विलासितासबसे अच्छा उत्तर है कैल्शियम एक ऐसा कारक है जो मांसपेशियों में संकुचन की अनुमति देता है: जब कैल्शियम आयनों की सांद्रता बढ़ जाती है। मायोप्लाज्म में, Ca नियामक प्रोटीन से जुड़ जाता है, जिसके परिणामस्वरूप एक्टिन मायोसिन के साथ बातचीत करने में सक्षम हो जाता है; जब ये दोनों प्रोटीन मिलते हैं, तो वे एक्टोमीओसिन बनाते हैं, और मांसपेशियां सिकुड़ जाती हैं। एक्टोमीओसिन के निर्माण के दौरान, एटीपी टूट जाता है, जिसकी रासायनिक ऊर्जा यांत्रिक कार्य प्रदान करती है और गर्मी के रूप में आंशिक रूप से नष्ट हो जाती है। कंकाल की मांसपेशी की सबसे बड़ी सिकुड़न गतिविधि 10-6-10(माइनस सी) -7 मोल की कैल्शियम सांद्रता पर देखी जाती है; जब Ca आयनों की सांद्रता कम हो जाती है (10-7 mol से कम), तो मांसपेशी फाइबर छोटा और तनावग्रस्त होने की अपनी क्षमता खो देता है। ऊतकों पर Ca का प्रभाव उनकी ट्राफिज्म में परिवर्तन, रेडॉक्स प्रक्रियाओं की तीव्रता और ऊर्जा के निर्माण से जुड़ी अन्य प्रतिक्रियाओं में प्रकट होता है। तंत्रिका कोशिका को धोने वाले तरल पदार्थ में Ca की सांद्रता में परिवर्तन पोटेशियम आयनों और विशेष रूप से सोडियम आयनों के लिए इसकी झिल्ली की पारगम्यता को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करता है, और Ca के स्तर में कमी से सोडियम आयनों के लिए झिल्ली की पारगम्यता में वृद्धि होती है। और न्यूरॉन की उत्तेजना में वृद्धि। Ca सांद्रता में वृद्धि से तंत्रिका कोशिका झिल्ली पर स्थिर प्रभाव पड़ता है। तंत्रिका अंत द्वारा मध्यस्थों के संश्लेषण और रिहाई से जुड़ी प्रक्रियाओं में सीए की भूमिका स्थापित की गई है जो तंत्रिका आवेगों के सिनैप्टिक संचरण को सुनिश्चित करती है।
इलेक्ट्रोकेमिकल ग्रेडिएंट (सक्रिय परिवहन) के विरुद्ध अणुओं और आयनों का स्थानांतरण महत्वपूर्ण ऊर्जा लागत से जुड़ा हुआ है। ग्रेडियेंट अक्सर बड़े मूल्यों तक पहुँचते हैं। उदाहरण के लिए, गैस्ट्रिक म्यूकोसा की कोशिकाओं के प्लाज्मा झिल्ली पर हाइड्रोजन आयनों की सांद्रता प्रवणता 10 से 6 डिग्री है, सार्कोप्लाज्मिक रेटिकुलम की झिल्ली पर कैल्शियम आयनों की सांद्रता प्रवणता 10 से 4 डिग्री है, जबकि आयनों का प्रवाह ढाल के विरुद्ध महत्वपूर्ण है. परिणामस्वरूप, परिवहन प्रक्रियाओं पर ऊर्जा व्यय, उदाहरण के लिए, मनुष्यों में, कुल चयापचय ऊर्जा के 1/3 से अधिक तक पहुँच जाता है। विभिन्न अंगों की कोशिकाओं की प्लाज्मा झिल्लियों में सोडियम और पोटेशियम आयनों के लिए सक्रिय परिवहन प्रणालियाँ पाई गई हैं - सोडियम पंप। यह प्रणाली कोशिका से सोडियम और पोटेशियम को उनके इलेक्ट्रोकेमिकल ग्रेडिएंट के विरुद्ध कोशिका (एंटीपोर्ट) में पंप करती है। आयन परिवहन सोडियम पंप के मुख्य घटक - Na+, K+-निर्भर ATPase द्वारा ATP हाइड्रोलिसिस के कारण किया जाता है। हाइड्रोलाइज्ड प्रत्येक एटीपी अणु के लिए, तीन सोडियम आयन और दो पोटेशियम आयन ले जाए जाते हैं। Ca2+-ATPases दो प्रकार के होते हैं। उनमें से एक कोशिका से अंतरकोशिकीय वातावरण में कैल्शियम आयनों की रिहाई सुनिश्चित करता है, दूसरा सेलुलर सामग्री से इंट्रासेल्युलर डिपो में कैल्शियम का संचय सुनिश्चित करता है। दोनों प्रणालियाँ एक महत्वपूर्ण कैल्शियम आयन ग्रेडिएंट बनाने में सक्षम हैं। K+, H+-ATPase पेट और आंतों की श्लेष्मा झिल्ली में पाया जाता है। यह एटीपी हाइड्रोलिसिस के दौरान म्यूकोसल पुटिकाओं की झिल्ली के माध्यम से एच+ परिवहन करने में सक्षम है। मेंढक के पेट के म्यूकोसा के माइक्रोसोम्स में एक आयन-संवेदनशील एटीपीस पाया गया, जो एटीपी हाइड्रोलिसिस के दौरान बाइकार्बोनेट और क्लोराइड को एंटीपोर्ट करने में सक्षम है।

खनिज सभी जीवित ऊतकों का हिस्सा हैं। हालाँकि, ऊतकों की सामान्य कार्यप्रणाली न केवल उनमें कुछ खनिज लवणों की उपस्थिति से सुनिश्चित होती है, बल्कि उनके कड़ाई से परिभाषित अनुपात से भी सुनिश्चित होती है। खनिज जैविक तरल पदार्थों में आवश्यक आसमाटिक दबाव बनाए रखते हैं और शरीर में एसिड-बेस संतुलन की स्थिरता सुनिश्चित करते हैं। आइए मुख्य खनिजों पर विचार करें।

पोटैशियममुख्यतः कोशिकाओं में पाया जाता है सोडियम- अंतरकोशिकीय द्रव में। शरीर के सामान्य कामकाज के लिए सोडियम और पोटेशियम कणों के एक कड़ाई से परिभाषित अनुपात की आवश्यकता होती है। इन आयनों का उचित अनुपात तंत्रिका और मांसपेशियों के ऊतकों की सामान्य उत्तेजना सुनिश्चित करता है। सोडियम निरंतर आसमाटिक दबाव बनाए रखने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। मायोकार्डियम (हृदय के मांसपेशी ऊतक) में पोटेशियम की मात्रा कम होने से, हृदय का सिकुड़ा कार्य ख़राब हो जाता है। लेकिन पोटेशियम की अधिकता से हृदय की गतिविधि भी ख़राब हो जाती है। एक वयस्क के लिए दैनिक आवश्यकता: सोडियम - 4-6 ग्राम, पोटेशियम - 2-3 ग्राम।

कैल्शियमफास्फोरस लवण के रूप में हड्डियों का हिस्सा है। इसके आयन मस्तिष्क और कंकाल की मांसपेशियों की सामान्य गतिविधि सुनिश्चित करते हैं। रक्त का थक्का जमने के लिए कैल्शियम की उपस्थिति आवश्यक है। अतिरिक्त कैल्शियम हृदय संकुचन की आवृत्ति और शक्ति को बढ़ाता है, और शरीर में अत्यधिक उच्च सांद्रता में हृदय गति रुकने का कारण बन सकता है। एक वयस्क की कैल्शियम की दैनिक आवश्यकता 0.7-0.8 ग्राम है।

फास्फोरससभी कोशिकाओं और अंतरालीय तरल पदार्थों का हिस्सा है। यह प्रोटीन, वसा, कार्बोहाइड्रेट और विटामिन के चयापचय में बड़ी भूमिका निभाता है। यह पदार्थ ऊर्जा युक्त पदार्थों का एक अनिवार्य घटक है। फॉस्फोरिक एसिड के लवण रक्त और अन्य ऊतकों के एसिड-बेस संतुलन की स्थिरता बनाए रखते हैं। फास्फोरस के लिए एक वयस्क की दैनिक आवश्यकता 1.5-2 ग्राम है।

क्लोरीनयह शरीर में मुख्य रूप से सोडियम के संयोजन में पाया जाता है और गैस्ट्रिक जूस के हाइड्रोक्लोरिक एसिड का हिस्सा होता है। कोशिका के सामान्य कामकाज के लिए क्लोरीन आवश्यक है। एक वयस्क की क्लोरीन की दैनिक आवश्यकता 2-4 ग्राम है।

लोहाहीमोग्लोबिन और कुछ एंजाइमों का एक घटक है। ऑक्सीजन परिवहन प्रदान करते हुए, यह ऑक्सीडेटिव प्रक्रियाओं में भाग लेता है। पुरुषों के लिए आयरन की दैनिक आवश्यकता 10 मिलीग्राम है, महिलाओं के लिए - 18 मिलीग्राम।

ब्रोमिनरक्त और अन्य ऊतकों में कम मात्रा में पाया जाता है। सेरेब्रल कॉर्टेक्स में निषेध को बढ़ाकर, यह उत्तेजना और निषेध की प्रक्रियाओं के बीच एक सामान्य संबंध को बढ़ावा देता है।

आयोडीन- थायराइड हार्मोन का एक आवश्यक घटक। शरीर में इस पदार्थ की कमी से कई कार्यों में बाधा उत्पन्न होती है। स्वस्थ वयस्कों के लिए दैनिक आयोडीन की आवश्यकता 0.15 मिलीग्राम (150 एमसीजी) है।

गंधककई प्रोटीन का हिस्सा है. यह कुछ एंजाइम, हार्मोन, विटामिन और अन्य यौगिकों में पाया जाता है जो चयापचय में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। इसके अलावा, सल्फ्यूरिक एसिड का उपयोग लीवर द्वारा कुछ पदार्थों को बेअसर करने के लिए किया जाता है।

शरीर के सामान्य कामकाज के लिए, सूचीबद्ध पदार्थों के अलावा, मैग्नीशियम, जस्ता, आदि महत्वपूर्ण हैं। उनमें से कुछ (एल्यूमीनियम, कोबाल्ट, मैंगनीज, आदि) शरीर में इतनी कम मात्रा में शामिल होते हैं कि उन्हें कहा जाता है सूक्ष्म तत्व विविध आहार आमतौर पर शरीर को सभी खनिजों की पूरी आपूर्ति करता है।