Строение и механизм сокращения ресничек, жгутиков и мышечных волокон

Жгутики и реснички представляют собой подвижные цитоплазматические отростки, служащие либо для передвижения всего организма (у протист, ресничных червей) или репродуктивных клеток, либо для транспорта частиц и жидкостей (например, реснички мерцательных клеток слизистой оболочки носовых полостей и трахей, яйцеводов и т. д.). Жгутики эукариотических клеток по всей длине содержат 20 микротрубочек ( 9 периферических дублетов и 2 центральные одиночные), у основания жгутика в цитоплазме располагается базальное тельце. Длина жгутика до 100 мкм и больше. Более короткие (10-20 мкм) жгутики, которых бывает много на одной клетке, называются ресничками. Скольжение микротрубочек, входящих в состав жгутиков или ресничек, вызывает их биение, что обеспечивает перемещение клетки либо продвижение частиц.

Специализированные сократительные клетки мышечных волокон животных имеют в своей цитоплазме сократительные фибриллы — миофибриллы. Особенно много миофибрилл в скелетных мышечных волокнах, в клетках сердечной мышцы и гладкой мускулатуры. Пучки миофибрилл окрашены неравномерно: через равные промежутки чередуются темные и светлые участки. Темные участки названы анизотропными дисками (A-диски), светлые — изотропными дисками (I-диски). Светлый I-диск пересекается темным Z-диском (Z-полоска). Таким образом, миофибрилла представляет собой нить толщиной около 0,5 мкм с чередующимися участками:

A + ½I + Z + ½I + A + ½I + Z…

Единицей строения и функционирования миофибрилл является саркомер — участок между двумя Z-дисками. Величина саркомера в расслабленном состоянии всегда одинакова (1,8—2,8 мкм в зависимости от вида животного). Электронной микроскопией выявлено, что миофибрилла состоит из ряда более тонких нитей – протофибрилл. Их диаметр в разных частях саркомера разный. В I-дисках встречаются тонкие нити, а в A-дисках кроме тонких присутствуют толстые нити (диаметром порядка 16 нм). Все протофибриллы расположены параллельно и одна в другую не переходят. Тонкие нити – актиновые, а толстые – миозиновые. В состав последних входит около 300 молекул белка миозина. Нити актина и миозина могут скользить одна относительно другой, в результате чего происходит сокращение или расслабление саркомеров. Суммарное сокращение саркомеров приводит к сокращению мышечного волокна.

Скольжение нитей актина и миозина осуществляется с затратой большего количества АТФ и в присутствии ионов Са2+. Периодическое скольжение нитей в одну и другую стороны обеспечивает сокращение и расслабление миофибрилл и мышц в целом и, таким образом, обеспечивает работу мышц.