Зачем нам изотоники? (часть 2)
В продолжение разговора о пользе металлов для гоночных органоидов слегка опишем механизм сокращения клетки скелетной мышцы.
Одно мышечное волокно — это одна мышечная клетка и есть. Тут про нее более-менее нормально кем-то (Машей Клубникой) написано: http://www.velomania.ru/2013/
А здесь я рассказал, как передается нервный импульс между нервными клетками — нейронами и о том, зачем нам натрий и калий: http://www.velomania.
Пришло время разобраться с кальцием и магнием.
Представим
себе, что импульс, перебегая от нейрона к нейрону добежал до
мышцы-разгибателя колена (четырехглавой мышцы бедра) для того, чтобы мы
могли начать делать наши любимые пистолетики (еще большая ягодичная
мышца активно участвует в пистолетике, она разгибает бедро).
Нейрон,
выходящий из позвоночника и присоединяющийся к мышце, называется
мотонейроном или
двигательным нейроном и вместе с мышечной клеткой,
которую он возбуждает (иннервирует), они называются
двигательной
единицей.
Передача электрохимического импульса осуществляется так же, как и между нейронами.
Ацетилхолин;
туда ионы натрия;
оттуда ионы калия;
затем насосом их назад.
Импульс
мышечной клеткой получен. Можно начинать приседать пистолетиком. А за
счет чего мышца это делает и что происходит в самой клетке?
Тут-то на сцене и появляется
кальций!
Пока
мышца в покое, ионы кальция сидят себе в мембранных канальцах-трубочках
(саркоплазматическом ретикулуме) мышечной клетки, но как только ионы
натрия ломанутся внутрь клетки, а ионы калия наружу, электрический
импульс проходит через всю сеть этих трубочек и открывает проходики
(Т-трубочки) для ионов кальция. Ионы кальция кидаются к белковым
(протеиновым) нитям которыми напичкано мышечное волокно (
миофибриллам). Миофибриллы в свою очередь состоят из саркомеров, внутри которых ниточки (филаменты) актина и миозина.
Ниточка
актина на самом деле свита не только из молекул актина, но и из молекул
тропонина и тропомиозина (молекулы белков (протеинов) в свою очередь
состоят уже из аминокислот, но сейчас не об этом). Как мы знаем,
отросточки на миозиновых нитях должны зацепиться за актиновые молекулы и
потянуть (чтобы мы могли пистолетик сделать). Но мы не можем сделать
пистолетик, пока ион кальция не подскочил к актиновой нити.
Дело
в том, что
тропомиозин не дает миозину и актину действовать.
Тропомиозин своим тельцем закрывает актин от головки миозина. А
тропомиозин прицеплен к тропонину. Тут подскакивает ион кальция и
прилепившись к молекуле тропонина и оттянув ее поднимает и тропомиозин,
позволяя наконец-то соединиться отросточку миозина с актином и потянуть
его на себя (а мы начали делать пистолетик)!
Затем отросточек с
головкой миозина, сделав резкое движение и протянув вдоль своей нити
нить актина, прицепляется к следующей молекуле актина и тянет за нее.
Головок этих много и все вместе они создают достаточное сокращение
мышцы для того, чтобы мы могли поприседать пистолетиком.
Одной молекулы АТФ хватает на то чтобы выделить энергию на совершение одного актин-миозинового движения.
Мышца
будет сокращаться до тех пор пока актиновые и миозиновые волокна
полностью не войдут друг в друга. Потом, либо мышца будет напряжена до
утомления и истощения многих вещей (это большая отдельная тема),
либо перестанут поступать команды из ЦНС делать приседания пистолетиком и
заработают кальциевые насосы.
Кальциевые насосы перекачивают
кальций назад в трубочки. Ион кальция, захваченный
ферментом, отцепляется от тропонина и тропомиозин опускается на актин,
перекрывая собой доступ миозиновым отросточкам. Наступает долгожданное
расслабление и прекращение мучений этими ужасными, нашими
любимыми пистолетиками.
Для работы кальциевого насоса
требуется фермент Са-АТФаза и энергия из АТФ. Одной молекулы АТФ хватает
на выделение энергии достаточной для переноса назад сквозь
непроницаемую уже мембрану на склад в свои трубочки 1 или 2 ионов
кальция. В процессе хитрого механизма работы кальциевого насоса
потребуются и ионы магния. Магний помогает запихать кальций назад в его
трубочки, чтобы мышца смогла расслабиться и отдохнуть от пистолетиков.
Теперь
мы знаем для чего нам нужны эти металлы.
Натрий и кальций в основном
для напряжения мышцы, а
калий и магний — для расслабления.
Натрий мы сильно теряем, когда потеем.
Нехватку кальция для мышц организм вытягивает из костей и кости становятся хрупкими.
Когда иссякают запасы калия и магния, мышцы начинают плохо расслабляться и доходит до того, что их сводит судорогами.
Конечно,
если мы теперь резко кинемся активно солить еду и пить Боржоми с
Изостаром, то вряд ли станем сразу суперчемпионами. Но нехватка этих
«минералов», а точнее макроэлементов в организме во время тренировок и
гонок будет нас основательно притормаживать.
