Страйер Л. Биохимия. Том 3

Подождите немного. Документ загружается.

Электронная микрофотография продоль-

ного среза миофибрилл выявляет множе-

ство деталей структуры (рис. 34.2 и 34.3).

Функциональной единицей является сарко-

мер, который повторяется каждые 2,3 мкм

(23 000 А) по длинной оси фибриллы. Регу-

лярно чередуются темная полоса - А-диск

и светлая полоса - I-диск. Середина А-диска,

называемая зоной Н, отличается меньшей

электронной плотностью. По центру зоны

Н проходит темная М-линия. I-диск пересе-

кается узкой Z-пластинкой высокой элек-

тронной плотности.

О молекулярном устройстве саркомера

в толщину можно судить по электронным

микрофотографиям поперечного среза че-

рез миофибриллу. На них видны два типа

взаимодействующих друг с другом белковых

нитей (миофиламентов). Диаметр толстых

нитей равен примерно 150 А, а диаметр

тонких - около 70 А. Толстые нити содер-

жат главным образом миозин, тонкие - ак-

тин, тропомиозин и тропонин. В Z-пластин-

ке имеется α-актинин, а в М-линиях - М-бе-

лок.

I-диск состоит только из тонких нитей,

тогда как в зоне Н А-диска присутствуют

только толстые нити. В других частях А-ди-

ска присутствуют нити обоих типов. На по-

перечном срезе четко видно гексагональное

устройство миофибриллы, при котором

каждая тонкая нить соседствует с тремя

толстыми, а каждая толстая нить окружена

шестью тонкими (рис. 34.3). Взаимодей-

ствие толстых и тонких нитей осуществляет-

ся с помощью поперечных мостиков, ко-

торые представляют собой домены молекул

миозина. Поперечные мостики, с регу-

лярными интервалами выступающие на

толстых нитях, перекрывают промежуток

шириной 130 А между поверхностью

толстых и тонких нитей (рис. 34.4 и 34.5). По

существу, именно взаимодействие миози-

новых поперечных мостиков с единицами

актина в тонких нитях генерирует силу

сокращения.

34.2. При мышечном сокращении происходит

скольжение толстых и тонких нитей

относительно друг друга

Когда мышца сокращается, степень ее уко-

рочения может достигнуть

первоначаль-

ной длины. С чем это связано? В 50-х годах

две группы исследователей независимо друг

от друга постулировали, исходя из данных

дифракции рентгеновских лучей, световой

и электронной микроскопии, модель мы-

Рис. 34.2. Электронная микрофотогра-

фия продольного среза волок-

на скелетной мышцы. (Печа-

тается с любезного разрешения

д-ра Hugh Huxley.)

шечного сокращения, получившую название

модель скользящих нитей. Основные черты

этой модели (рис. 34.6), выдвинутой

Эндрью Хаксли и Р. Нидергерке (Andrew

Huxley, R. Niedergerke), а также Хью Хаксли

и Джейн Хенсон (Hugh Huxley, Jean Hanson),

заключаются в следующем.

1. Длина как толстых, так и тонких нитей

в ходе мышечного сокращения не меняется.

2. В то же время длина саркомера при со-

кращении уменьшается вследствие того, что

нити двух типов перекрываются в большей

степени, а именно в ходе сокращения

толстые и тонкие нити скользят относи-

тельно друг друга.

3. Сила сокращения генерируется в ре-

зультате активного движения нитей одного

типа вдоль прилегающих нитей другого

типа.

В пользу этой модели свидетельствуют

данные, полученные при измерении длины

А- и I-дисков, а также зоны Н в растянутой,

покоящейся и сократившейся мышце

(рис. 34.6). А-диск характеризуется постоян-

34. Мышечное сокращение

и подвижность клеток

261

Рис. 34.3. Электронограмма продольно-

го среза миофибриллы скелет-

ной мышцы. Под микрофото-

графией приведено схематиче-

ское изображение соответ-

ствующих поперечных срезов.

(Печатается с любезного разре-

шения д-ра Hugh Huxley.)

ной длиной, т. е. размер толстых нитей при

сокращении не меняется. Расстояние между

Z-пластинкой и началом ближайшей к ней

зоны Н также постоянно; следовательно,

и размер тонких нитей не меняется при со-

кращении. Однако зона Н и I-диск при со-

кращении становятся уже, поскольку в со-

кратившемся волокне толстые и тонкие

нити перекрываются в большей мере, чем

в покоящейся мышце.

34.3. Миозин образует толстые нити;

он гидролизует АТР и связывает актин

Миозин обладает тремя биологически

важными функциями. Во-первых, при фи-

зиологических значениях ионной силы и рН

молекулы миозина в растворе спонтанно

образуют волокна. По существу, толстые

262

Часть V.

Молекулярная физиология

Рис. 34.4. Вид поперечных мостиков ме-

жду толстыми и тонкими нитя-

ми под электронным микро-

скопом. (Печатается с любез-

ного разрешения д-ра John

Heuser.)

Рис. 34.5. Схематическое изображение

структуры поперечнополоса-

той мышцы, показывающее

взаимное перекрывание

толстых и тонких нитей, и со-

ответствующая электронная

микрофотография сверхтонко-

го продольного среза. (Печа-

тается с любезного разрешения

д-ра Hugh Huxley.)

нити миофибрилл состоят в основном из

молекул миозина. Во-вторых, миозин - это

фермент. В 1939г. В. А. Энгельгардт

и М. Н. Любимова обнаружили, что миозин

обладает АТР-азной активностью:

АТР + Н

О ADP + P

+ Н

Эта реакция является непосредственным

источником свободной энергии, необходи-

мой для мышечного сокращения. В-третьих,

Рис. 34.6. Модель скользящих нитей.

(Huxley Н. Е., The mechanism of

muscular contraction, Scientific

American, Inc., 1965.)

Рис. 34.7. Электронная микрофотогра-

фия молекулы миозина. (Печа-

тается с любезного разрешения

д-ра Susan Lowey.)

миозин связывает полимеризованную фор-

му актина - основного компонента тонких

нитей. Именно это взаимодействие играет

ключевую роль в генерировании силы, обес-

печивающей смещение толстых и тонких ни-

тей относительно друг друга.

Молекула миозина очень большая

(500 кДа). Она состоит из двух идентичных

основных цепей (по 200 кДа) и четырех лег-

ких цепей (примерно по 20 кДа). На элек-

тронных микрофотографиях видно, что

миозин состоит из глобулярной, образую-

щей две головки части, присоединенной

к очень длинному стержню (рис. 34.7 и 34.8).

Стержень представляет собой двухцепочеч-

ную α-спирализованную суперспираль.

34. Мышечное сокращение

и подвижность клеток

263

Рис. 34.8. Схематическое изображение

молекулы миозина.

34.4. Миозин можно расщепить

на активные фрагменты

Если миозин подвергнуть ферментативному

расщеплению, то образуются фрагменты,

сохраняющие некоторые функции интакт-

ной молекулы. Выше на примере иммуно-

глобулинов (разд. 33.5) уже было показано,

насколько плодотворен такой эксперимен-

тальный подход при изучении макромоле-

кул. На самом же деле этот подход был раз-

работан для миозина раньше, чем для

иммуноглобулинов. В 1953 г. Эндрью Сент-

Дьёрдьи (Andrew Szent Gyorgyi) показал, что

при обработке трипсином миозин расщеп-

ляется на два фрагмента, названные им лег-

ким меромиозином и тяжелым меромиози-

ном (рис. 34.9).

Легкий меромиозин (ЛММ), подобно

миозину, образует нити. Однако он не обла-

дает АТР-азной активностью и не связывает

актина. На электронных микрофотографиях

видно, что ЛММ имеет форму стержня; уд-

линенность структуры обусловливает высо-

кую вязкость растворов ЛММ. Данные

определения оптического вращения показа-

ли, что 90% молекулы ЛММ имеет структу-

ру α-спирали. Это подтверждалось и при

анализе дифракции рентгеновских лучей;

волокна ЛММ дают сильный рефлекс при

5,1 А, характерный для α-спирализованных

суперспиралей. В целом, как было уста-

новлено, ЛММ представляет собой двухце-

почечный α-спирализованный стержень дли-

ной 850 А.

Тяжелый меромиозин (ТММ) обладает

совершенно иными свойствами. ТММ ката-

лизирует гидролиз АТР и связывает актин,

264

Часть V.

Молекулярная физиология

но не способен к образованию волокон.

ТММ состоит из вытянутой стержневидной

части и глобулярной (в виде двух головок)

области (рис. 34.9). При дальнейшем фер-

ментативном расщеплении ТММ распа-

дается на два глобулярных субфрагмента

(обозначаемых S1) и один фибриллярный

субфрагмент (S2). Каждый S1-фрагмент

имеет участок с АТР-азной активностью

и участок связывания актина. Кроме того,

к S1-фрагменту присоединены легкие цепи

миозина. Легкие цепи способны модулиро-

вать АТР-азную активность миозина. Так,

например, в гладких мышцах ими опосредо-

вано регулирующее действие Са

на сокра-

щение.

Рис. 34.9. Ферментативное расщепление

миозина. На схеме не показаны

4 легкие цепи.

Рис. 34.10. Электронная микрофотогра-

фия нити из очищенного F-ак-

тина. (Печатается с любезного

разрешения д-ра James

Spudich.)

34.5. Актин образует нити, которые

соединяются с миозином

Актин - основной компонент тонких нитей.

В растворах с низкой ионной силой актин

существует в виде мономера массой 42 кДа,

обозначаемого как G-актин (G от англ.

globular - глобулярный). При повышении

ионной силы до физиологического уровня

G-актин полимеризуется в F-актин - фи-

бриллярную форму, очень похожую на тон-

кие нити. На электронных микрофотогра-

этих белков актомиозин. Формирование

этого комплекса сопровождается большим

увеличением вязкости раствора. В 40-х го-

дах Альберт Сент-Дьёрдьи показал, что воз-

растание вязкости обращается добавлением

АТР. Так было выявлено, что АТР вызывает

диссоциацию актомиозина на актин и мио-

зин. Сент-Дьёрдьи получил также нити ак-

томиозина, молекулы которого были ориен-

тированы определенным образом током

жидкости. Когда эти нити поместили в рас-

твор, содержащий АТР, К

и Mg

, полу-

чился поразительный результат: актомио-

зиновые нити сократились. В тех же усло-

виях нити, образованные из одного миози-

на, не сокращались. Эти замечательные

опыты дали основание думать, что мышеч-

ное сокращение возникает в результате

взаимодействия миозина, актина и АТР.

34.6. Актин повышает АТР-азную

активность миозина

АТР-азная активность миозина значительно

возрастает в присутствии стехиометриче-

ских количеств F-актина. Так, число оборо-

тов увеличивается в 200 раз: от 0,05 до

10 с

-1

. Собственно гидролиз АТР чистым

миозином идет очень быстро, но продукты

реакции-ADP и Р

- высвобождаются мед-

ленно. Актин увеличивает число оборотов

миозина, присоединяясь к комплексу

миозин—ADP—P

и ускоряя высвобожде-

ние ADP и Р

(рис. 34.12). После акта гидро-

лиза актомиозин связывается с АТР, что

Рис. 34.11. Схематическое изображение

F-актина, состоящего из спи-

рально расположенных моно-

меров актина. (По схеме, лю-

безно предоставленной д-ром

James Spudich.)

фиях волокна F-актина выглядят как две

нити бус, закрученные одна вокруг другой

(рис. 34.10). Рентгеноструктурный анализ

показал, что F-актин представляет собой

спираль из мономеров актина. Диаметр спи-

рали - около 70 А. Структура состоит из по-

вторяющихся участков длиной 360 А по оси

спирали (рис. 34.11).

При добавлении раствора актина

к раствору миозина образуется комплекс

приводит к его диссоциации на актин и мио-

зин. В результате вновь образуется ком-

плекс миозин—АТР, входящий в новый ка-

талитический цикл. Эти реакции идут

с участием Mg

. Важнейшая особенность

рассматриваемого цикла, который был

предложен Эдвином Тейлором (Edwin

Taylor) на основе изучения быстрой кинети-

ки процесса, состоит в том, что актин обла-

дает высоким сродством к миозину и ком-

плексу миозин—ADP—P

, но низким срод-

ством к комплексу миозин—АТР. Вслед-

ствие этого актин то присоединяется

к миозину, то высвобождается из комплекса

34. Мышечное сокращение

и подвижность клеток

265

Рис. 34.12. Гидролиз ATP приводит к цик-

лическому образованию и рас-

паду комплекса актина и мио-

зина.

с ним - в зависимости от гидролиза ATР.

Как будет показано ниже, это АТР-зависи-

мое изменение во взаимодействии миозина

и актина лежит в основе генерирования

силы при мышечном сокращении.

34.7. Толстые и тонкие нити

мышечного волокна определенным образом

ориентированы

Циклический процесс образования и диссо-

циации комплекса миозина и актина создает

координированное движение потому, что

эти белки входят в состав высокоорганизо-

ванной системы. Путем изучения интактных

миофиламентов, отделенных от мышцы,

а также искусственных волокон, образо-

ванных из очищенного миозина, Хью Хакс-

ли показал, как расположены молекулы

миозина в толстых нитях. Выделенная из

мышечного волокна толстая нить имеет

диаметр 160 А и длину примерно 1,5 мкм

(15 000 А). Вдоль нити периодически по спи-

рали выступают поперечные мостики,

и только в середине остается свободная от

мостиков область протяженностью 1500 А

(рис. 34.13).

Аналогичную структуру имеют и искус-

ственные толстые нити, образующиеся при

снижении ионной силы раствора миозина.

Длина наиболее короткой искусственной

нити составляет около 3000 А, а располо-

женная в середине свободная от мостиков

зона - 1500 А. Поскольку такая же протя-

женность свободной зоны свойственна и бо-

лее длинным искусственным нитям, очевид-

но, что рост толстых нитей происходит

путем добавления молекул параллельно

к уже собранному ряду. Молекулы миозина,

расположенные по одну сторону от свобод-

ной от мостиков зоны, ориентированы

в одном направлении, тогда как молекулы по

другую сторону ориентированы в противопо-

ложном направлении. Следовательно,

толстые нити по самой своей природе

биполярны.

ЛММ, подобно миозину, агрегирует

в растворах с низкой ионной силой, образуя

нити с периодической структурой, где длина

Рис. 34.13. Электронная микрофотогра-

фия реконструированной тол-

стой нити.

По обе стороны от свободной

зоны видны выступающие по-

перечные мостики. (Печатается

с любезного разрешения д-ра

Hugh Huxley.)

266

Часть V.

Молекулярная физиология

повторяющегося участка составляет по оси

430 А, т. е. столько же, сколько составляет

расстояние между поперечными мостиками

в интактной толстой нити. Однако нити из

ЛММ гладкие, без выступающих мостиков.

Это показывает, что поперечные мостики

образуются в ТММ-части миозина, тогда

как ЛММ-единицы миозина образуют ске-

лет толстых нитей.

Тонкие нити также имеют определенное

направление. Если миозин (или ТММ, или

Рис. 34.14. Электронная микрофотогра-

фия нити F-актина, декориро-

ванной S1-головками ТММ.

Все стрелки ориентированы

в одну сторону. (Печатается

с любезного разрешения д-ра

James Spudich.)

S1) добавить к тонким нитям или F-актину,

то формируется структура, которая под

электронным микроскопом выглядит как

ряд последовательно расположенных стре-

лок (рис. 34.14). Такие структуры получили

образное название декорированные нити. По

всей длине декорированных нитей стрелки

на обоих тяжах направлены в одну сторону.

Таким образом, тонким нитям изначально

присуща направленность, одинаковая на обо-

их тяжах, составляющих тонкую нить.

В некоторых препаратах тонких нитей, по-

лученных из гомогенизированных мышц,

часть нитей сохраняет связь с Z-пластинкой.

При декорировании таких препаратов тя-

желым меромиозином стрелки на всех ни-

тях оказались направлены в сторону от

Z-пластинки. Отсюда следует, что все тон-

кие нити по одну сторону от Z-пластинки

ориентированы в одном направлении, тогда

как нити, расположенные по другую сторо-

ну,- в противоположном.

34.8. Полярность толстых и тонких нитей

в середине саркомера меняется

на противоположную

Полярность структуры толстых и тонких

нитей играет решающую роль в координи-

рованном движении. Благодаря тому что

участки взаимодействия на нитях актина

и миозина ориентированы одинаково по

отношению друг к другу, в ходе скольже-

ния нитей происходит сложение сил, разви-

вающихся в каждом участке взаимодейст-

вия. Кроме того, посередине между двумя

Z-пластинками направление нитей меняет-

ся на противоположное (рис. 34.15). В итоге

две тонкие нити при взаимодействии с од-

ной толстой скользят навстречу друг другу,

что приводит к уменьшению расстояния

между Z-пластинками (рис. 34.16).

34.9. «Рабочим ходом» является поворот

связанной с актином S1-головки миозина

Генерирование силы сокращения связано

с циклическим образованием и диссоциа-

цией комплекса между S1-головкой миозина

и актином. Циклически повторяющиеся

процессы присоединения, подтягивания

Рис. 34.15. Перемена полярности толстых

и тонких нитей посередине ме-

жду двумя Z-пластинками.

34. Мышечное сокращение

и подвижность клеток

267

Рис. 34.16. Схема взаимодействия толс-

тых и тонких нитей при сокра-

щении скелетной мышцы. (По

схеме, любезно предоставлен-

ной д-ром James Spudich.)

и отсоединения сопровождают даже оди-

ночное сокращение. Механизм генерирова-

ния силы сокращения изучается в настоящее

время методами биохимии, электронной

микроскопии, дифракции рентгеновских лу-

чей. Полученные данные показывают, что

в покоящейся мышце головки S1 не связаны

с тонкими нитями (рис. 34.17, А). В этом фи-

зиологическом состоянии головки S1 распо-

лагаются вокруг толстой нити по спирали.

При стимуляции мышцы S1-головки ото-

двигаются от толстых нитей и прикре-

пляются к актиновым единицам на тонких

нитях (рис. 34.17, Б). На следующем этапе

головки S1 меняют свое направление так,

что их длинная ось образует угол примерно

45° с осью тонких нитей (рис. 34.17, В).

Этот постулированный поворот головок

миозина является, по-видимому, рабочим хо-

дом мышечного сокращения. Через S2-еди-

ницу миозина поворот S1-домена передает-

ся на толстую нить. В итоге толстая нить

продвигается относительно тонкой пример-

но на 75 А. Завершающий этап процес-

са - отсоединение S1-головки от тонких ни-

тей (рис. 34.17, Г).

Сопоставим эти предполагаемые струк-

турные переходы, обеспечивающие возник-

новение силы сокращения, с промежуточны-

ми этапами гидролиза АТР. В состоянии

покоя миозин содержит прочно связанные

ADP и Р

(рис. 34.17, А). При стимуляции

мышечного волокна головка S1 присоеди-

няется к тонкой нити в перпендикулярном

ей направлении (рис. 34.17, Б). Далее ADP и

, связанные с S1, высвобождаются, а го-

268

Часть V.

Молекулярная физиология

ловка S1 совершает поворот, принимая на-

клонное положение по отношению к тонкой

нити (рис. 34.17, В). Таким образом, «рабо-

чий ход» обеспечивается высвобождением

прочно связанных ADP и P

. На следующем

этапе происходит отделение головки S1 от

тонкой нити вследствие связывания АТР

(рис. 34.17, Г). Далее отсоединенная от акти-

на головка S1 вновь становится около тон-

кой нити перпендикулярно ей. Завершаю-

щий этап цикла - гидролиз АТР головкой

S1, не связанной с актином.

В молекуле миозина имеется два типа

шарнирных соединений, благодаря ко-

торым головка S1 обратимо присоединяет-

ся к актину или отсоединяется от него, а так-

же, находясь в связанном с актином

состоянии, меняет свое направление. Шар-

нир одного типа локализован между каждой

из головок S1 и стержнем S2, а шарнир вто-

рого типа - между S2 и ЛММ-единицей

миозина (рис. 34.18). Шарниры предста-

вляют собой гибкие участки полипептидной

цепи, легко расщепляемые гидролитически-

ми ферментами. Собственно сам факт фер-

ментативного расшепления миозина на

фрагменты ЛММ, S1 и S2 указывает на то,

что миозин образован из доменов, соеди-

ненных между собой шарнирными участка-

ми. Функция домена S2 состоит в передаче

напряжения от связанной с тонкой нитью

головки S1 на домен ЛММ, составляющий

часть толстой нити. Благодаря шарнирному

участку между S1 и S2 головка S1 может по-

разному взаимодействовать с актином в за-

висимости от того, имеются ли на ней про-

чно связанные ADP и Р

или нет. Другой

шарнирный участок, соединяющий S2

и ЛММ, допускает довольно большие изме-

нения в положении S1 относительно тол-

стой нити и тем самым обеспечивает точ-

ность взаимодействия S1 с актином. В итоге

напряжение может генерироваться на боль-

шом протяжении латеральных поверхно-

стей толстых и тонких нитей. В целом сег-

ментарная подвижность (гибкость) шар-

нирного типа играет критическую роль

в мышечном сокращении, так же как и в ме-

ханизме действия антител (разд. 33.7).

34.10. Тропонин и тропомиозин опосредуют

регуляторное действие ионов кальция

на мышечное сокращение

Физиологическим регулятором мышечного

сокращения служит Са

. Сетсуро Эбаши

(Setsuro Ebashi) открыл, что влияние Са

на взаимодействие актина и миозина опос-

редовано тропомиозином и тропониновым

комплексом, которые локализованы в тон-

ких нитях и составляют около трети их

массы. Тропомиозин представляет собой

двухцепочечный α-спирализованный тяж.

Этот очень сильно вытянутый белок массой

70 кДа располагается почти параллельно

длинной оси тонкой нити (рис. 34.19). Тро-

понин - комплекс трех полипептидных це-

пей:

ТнС (18

кДа),

ТнI (24

кДа)

и ТнТ (37

кДа). ТнС связывает ионы кальция, ТнI

связывается с актином, а ТнТ - с тропомио-

зином. Тропониновые комплексы располо-

жены на тонких нитях на расстоянии 385 А

друг от друга, причем этот интервал задает-

ся длиной тропомиозина. Тропониновый

комплекс, связанный с одной молекулой

тропомиозина, регулирует активность при-

мерно 7 мономеров актина.

В отсутствие Са

тропонин и тропомио-

зин ингибируют взаимодействие актина

и миозина. При этом тропомиозин стериче-

ски блокирует участки связывания S1 на ак-

тине. Нервный импульс, как будет показано

ниже, запускает высвобождение

Са

из

саркоплазматического ретикулума.

Высвобожденный Са

связывается с ТнС-

компонентом тропонина, что вызывает кон-

формационные сдвиги, передающиеся на

тропомиозин и затем на актин. В частности,

тропомиозин передвигается к центру длин-

ной впадины, идущей спирально вдоль тон-

кой нити. Это разрешает взаимодействие

S1-головок миозина с актиновыми единица-

ми тонких нитей. Возникает сила сокраще-

ния и одновременно гидролизуется АТР; да-

лее происходит удаление Са

, и тропомио-

зин вновь блокирует доступ актина

к S1-головкам миозина. Таким образом,

Са

регулирует мышечное сокращение по

аллостерическому механизму со следующей

последовательностью передачи информации:

Са

2 +

—> Тропонин —> Тропомиозин —>

—> Актин —> Миозин.

Рис. 34.17. Предполагаемый механизм ге-

нерирования силы при взаимо-

действии S1-головок нитей

миозина с нитями актина. По-

ворот головки S1, связанной

с актином, вызывает движение

толстых нитей относительно

тонких (на схеме - переход от

Б к В).

Рис. 34.18. Два типа шарнирных соедине-

ний в миозине - один между S1

и S2, второй между S2

и ЛММ - позволяют изменять

положение головки S1 по отно-

шению к актину во время «ра-

бочего хода».

34. Мышечное сокращение

и подвижность клеток

269

34.11. Поток ионов Са

регулируется

саркоплазматическим ретикулумом

Нервный импульс, достигший концевой

пластинки, т.е. области нервно-мышечного

контакта, вызывает деполяризацию наруж-

ной мембраны мышечного волокна. По Т-

трубочкам (Т от англ. transverse

orientation - поперечная ориентация) депо-

ляризация наружной мембраны распростра-

няется внутрь мышечного волокна. Т-тру-

бочки тесно соприкасаются с сетью тончай-

ших каналов, называемой саркоплазматиче-

ским ретикулумом и служащей хранилищем

Са

(рис. 34.20).

В состоянии покоя система активного

транспорта

Са

накапливает

его в

сарко-

плазматическом ретикулуме (разд. 36.9).

Кальциевый насос, приводимый в действие

АТР, снижает концентрацию Са

в цито-

плазме покоящихся мышц до уровня ниже

-6

М, а в саркоплазматическом ретикулу-

ме повышает ее более чем до 10

-3

М. Вто-

рой белок, названный кальсеквестрином,

связывает Са

внутри ретикулума. Каль-

секвестрин, характеризующийся высокой

кислотностью и массой 44 кДа, содержит

более 40 участков связывания Са

. Деполя-

ризация мембран Т-трубочек вызывает вы-

брос

Са

из

цистерн

саркоплазматического

ретикулума. Высвобожденный Са

связы-

вается с ТнС-компонентом тропонинового

комплекса и стимулирует мышечное сокра-

щение, как это было описано выше.

34.12. Фосфокреатин - форма запасания ~P

То количество АТР, которое имеется в мы-

шце, может поддержать сократительную ак-

тивность всего лишь на протяжении доли

секунды. Однако в мышцах позвоночных

богатые энергией фосфатные связи запа-

саются в виде фосфокреатина (креатинфос-

фата). Это соединение характеризуется бо-

лее высоким потенциалом переноса высо-

коэнергетических фосфатных групп, чем

АТР (разд. 11.6). Креатинкиназа катализи-

рует перенос фосфорильной группы от фос-

фокреатина на ADP с образованием АТР:

Фосфокрсатин + ADP АТР +

+ Креатин.

Некоторые беспозвоночные для накопле-

ния высокоэнергетических фосфорильных

групп используют фосфоаргинин. Фосфо-

270

Часть V.

Молекулярная физиология

Рис. 34.19. Предполагаемая структура

тонкой нити в состоянии покоя.

Двойная спираль тропомио-

зина (показано красным цве-

том) блокирует участки актина

(синий цвет), в которых при со-

кращении происходит связыва-

ние S1-головок миозина. При-

соединение Са

к ТнС-компо-

ненту тропонинового комплек-

са (показано желтым цветом)

вызывает смещение спирали

тропомиозина, при этом от-

крываются участки связывания

головок S1 на актине, и в

итоге происходит сокращение.

(Cohen С., Protein switch of

muscle contraction, Scientific

American, Inc., 1975.)