Биология клетки

Биология клетки. Клетка – основная структурная единица всех живых организмов, элементарная живая целостная система. Она имеет протоплазму, окруженную мембраной. Клетка имеет ядро, в котором содержится наследственная информация ДНК. В протоплазме имеются следующие структурные образования, их еще называют органеллами или органоидами: - рибосомы – в них с помощью РНК производится строительство белка – анаболические процессы; - митохондрии – энергетические станции клеток, в них с помощью кислорода идет превращение жиров или глюкозы в углекислый газ, воду и энергию, заключенную в молекулах АТФ; - эндоплазматическая сеть или саркоплазматический ретикулум является органеллой, состоящей из мембран и ферментативных систем, прикрепленных к ней; - комплекс Гольджи – система мембран, образующих совокупность мешочков и пузырьков, служит для синтеза и выделения веществ из клетки; - лизосомы – органеллы в форме пузурьков, содержат ферменты, разрущающие белки до простейших составляющих – аминокислот, эти органеллы еще называют пищеварительным аппаратом клетки; - специализированные органеллы – структурные компоненты клетки, присущие определенным видам клеток, например, миофибриллы – мышечным волокнам.

Нервно-мышечный аппарат Человек выполняет физические упражнения и и тратит энергию с помощью нервно-мышечного аппарата.

Нервно-мышечный аппарат – это совокупность двигательных единиц (ДЕ). Каждая ДЕ включает мотонейрон, аксон и совокупность мышечных волокон.

Количество ДЕ остается неизменным у человека. Количество МВ в мышце возможно и поддается изменению в ходе тренировки, однако не более чем на 5%. Внутри МВ происходит гиперплазия многих органелл: миофибрилл, митохондрий, саркоплазматического ретикулума, (СПР) глобул гликогена, миоглобина, рибосом, ДНК и др Изменяется также количество капилляров, обслуживающих МВ. Миофибрилла является специализированной органеллой мышечного волокна. У всех животных она имеет примерно равное поперечное сечение.

Состоит из последовательно соединенных саркомеров, каждый из которых включает нити актина и миозина. Между нитями актина и миозина могут образовываться мостики и при затрате энергии, заключенной в АТФ, может происходить поворот мостиков, т. е. сокращение миофибриллы, сокращение мышечного волокна, сокращение мышцы. Мостики образуются в присутствии в саркоплазме ионов кальция и молекул АТФ. Увеличение количества миофибрилл в мышечном волокне приводит к увеличению его силы, скорости сокращения и размера.

Вместе с ростом миофибрилл происходит разрастание и других обслуживающих миофибриллы органелл, например, саркоплазматического ретикулума. Саркоплазматический ретикулум – это сеть внутренних мембран, которая образует пузырьки, канальцы, цистерны. В МВ СПР образуют цистерны, в этих цистернах скапливаются ионы кальция. Предполагается, что к мембранам прикреплены ферменты гликолиза, поэтому при прекращении доступа кислорода происходит значительное разбухание каналов.

Это явление связано с накоплением ионов водорода, которые вызывают частичное разрушение белковых структур. Для механизма мышечного сокращения принципиальное значение имеет скорость откачивания кальция из саркоплазмы, поскольку это обеспечивает процессс расслабления мышцы. В мембраны СПР встроены натрий-калиевые и кальциевые насосы, поэтому можно предположить, что увеличение поверхности мембран СПР по отношению к массе миофибрилл должно вести к росту скорости расслабления МВ. увеличение максимального темпа или скорости расслабления мышцы должны говорить об относительном приросте мембран СПР. Поддержание максимального темпа обеспечивается запасами в МВ АТФ, КрФ, массой миофибриллярных митохондрий, массой гликотических ферментов, буферной емкостью содержимого мышечного волокно и крови.

Все эти факторы влияют на процесс энергообеспечения мышечного сокращения, однако способность поддерживать максимальный темп должна зависеть преимущественно от митохондрий СПР. увеличивая количество окислительных МВ, продолжительность упражнения с максимальной мощностью растет.

Обусловлено это тем, что поддержание концентрации КрФ в ходе гликолиза ведет к закислению МВ, торможению процессов расхода АТФ из-за конкурирования ионов Н с ионами Са на активных центрах головок миозина. Поэтому процесс поддержания концентрации КрФ при преобладании в мышце аэробных процессов идет по мере выполнения упражнения все более эффективнее.

Важно также то, что митохондрии активно поглощают ионы водорода, поэтому при выполнении кратковременных упражнений их роль больше сводится к буфированию закисления клетки. Митохондрии располагаются везде, где требуется в большом количестве энергия АТФ. в мышечных волокнах требуется для сокращения миофибрилл, поэтому вокруг них образуются миофибриллярные митохондрии.