15.10C: Тестування гіпотези ковзної нитки

Last updated
Save as PDF

Page ID: 5469

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Модель ковзаючої нитки постулює, що при скороченні скелетних (або серцевих) м'язів тонкі і товсті нитки в кожному саркомере ковзають один по одному без їх укорочення, потовщення або згортання і сила відносного руху між товстими і тонкими нитками визначається кількість перехресних мостів, які можуть утворитися між ними.

Тестування

альт — Малюнок 15.10.3.1 Ізометричний апарат

На цій схемі показані апарати, за допомогою яких можна протестувати модель.

Ізольована м'яз (наприклад, литковий м'яз жаби), поміщена в цей апарат, не може вкоротити при стимуляції електричним струмом.
Таким чином стимуляція м'язи виробляє ізометричне («однакової довжини») скорочення.
М'яз поміщається в апарат і розтягується до потрібної довжини.
Потім йому дається серія тетанізуючих ударів для вимірювання його «активного» натягу; тобто напруга, що виникає при його стимулюванні.
Тензометр вимірює напругу, що чиниться м'язом.
(М'язи еластичні, тому якщо ми розтягуємо м'яз, поклавши її в апарат, вона вже буде надавати «відпочиваючу» напругу.)
Тепер побудуємо вплив довжини м'язів на активне напруження, яке виробляється.

Результати

М'яз виробляє найвищу напругу, коли утримується в апараті на тій довжині, яку вона зазвичай має у неушкодженої тварини.
Якщо утримуватися на більшій (або коротшій) довжині, вироблене активне напруження менше.

З цього можна зробити висновок, що природа знає найкраще. І, насправді, вона робить. Якщо м'яз хірургічним шляхом приєднується до тварини, щоб змінити її довжину, м'яз поступово адаптується до своєї нової довжини і через кілька тижнів здатна здійснювати свої максимальні ізометричні скорочення на новій довжині.

Тлумачення

М'яз, розтягнутий за її нормальну довжину, має менше перекриття між товстими і тонкими нитками.
Таким чином, може утворюватися менше перехресних мостів, щоб ковзати нитки один проти одного.
Насправді, якщо м'яз розтягнута настільки, що тонкі нитки повністю відтягуються від товстих ниток, м'яз взагалі не робить напруги.
Що стосується ефекту утримання м'язи на коротшій, ніж нормальна довжина, то тонкі нитки поширюються настільки далеко через саркомер, що вони взаємодіють з перехресними мостами, надаючи силу протилежним шляхом - зменшуючи напругу, що створюється.

Ці електронні мікрофотографії (люб'язно доктора Х.Е. Хакслі) показують картину смуг в розтягнутих м'язах і м'язах спокою. У розтягнутій м'язі менше відбувається перекриття товстих і тонких ниток.

Отже

Світлі I смуги і зона Н стають ширшими.
Ширина темної смуги А залишається незмінною.
Ми не очікували б цього візерунка, якби довжина саркомера передбачала зміну довжини товстих ниток.