Главная > Разное > Биология и квантовая механика
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

21.2. Асинхронные мышцы насекомых

В 1949 г. Прингл в Кембриджском университете, изучая летательные мышцы мясной мухи, обнаружил, что частота поступления нервных импульсов к мышечным волокнам не отличается заметно от частоты нервных импульсов других животных. Однако крылья мухи колебались с частотой, значительно большей, чем частота поступления нервных импульсов. Оказалось также, что при обрезании части крыльев частота их колебаний увеличивалась. Прингл предположил, что частота взмахов крыльев определяется

Рис. 66. Асинхронные мышцы осы: а — сокращение пары вертикальных мышц поднимает крылья; б — сокращение пары горизонтальных мышц опускает крылья.

не нервными импульсами, а внутренними свойствами двигательной системы.

Дальнейшие исследования Прингла, Боуттигера, Роудера и других показали (см. [232]), что такими же свойствами обладают и мышцы других насекомых: комнатной мухи, пчелы, осы, комара. Мышцы этих насекомых названы асинхронными. В асинхронных мышцах единственный нервный импульс включает целую серию сокращений, частота которых достигает

Асинхронные мышцы обладают очень высокой дыхательной активностью. На единицу веса они выделяют значительно больше энергии, чем мышцы других типов. Они содержат очень много митохондрий, располагающихся вдоль миофибрилл.

Типичным примером асинхронных мышц являются летательные мышцы осы. Ее большой средний грудной сегмент почти целиком заполнен вертикальными и горизонтальными блоками мышц (рис. 66). Они управляют через стенки жесткого корпуса сегмента движением двух пар крыльев, которые связаны вместе и движутся как одно крыло.

Вертикальные и горизонтальные мышцы сокращаются попеременно. Каждое сокращение слегка деформирует форму грудного сегмента, который связан рычажным механизмом с основаниями крыльев. Сокращение горизонтальных волокон приводит к опусканию крыльев. Сокращение вертикальных мышц поднимает крылья. Таким образом, крылья опускаются и поднимаются при попеременном сокращении двух блоков мышц.

С помощью электронных микроскопов установлена существенная разница в строении саркомеров синхронных и асинхронных мышц. В состоянии покоя в синхронных мышцах концы толстых нитей отделены от Z-пластинок расстояниями порядка 0,5 мкм. В асинхронных мышцах миозиновые нити сильно сужены на концах, занимают почти всю длину саркомера и подходят очень близко к Z-пластинкам (рис. 67).

Рис. 67. Структура асинхронного мышечного волокна. Толстые нити заостренными концами почти упираются в З-пластинки; саркоплазматическая сеть развита слабо.

Эксперименты Смиса и Тайса в Колумбийском университете показали, что у мясной мухи активируемые ионами кальция ферменты, гидролизирующие молекулы АТФ, находятся на концах миозиновых нитей [232]. Неясно, однако, как поступает и извлекается кальций из саркоплазмы. В асинхронных мышцах саркоплазматическая сеть развита очень слабо. Циклы сокращения и расслабления не связаны с выходом и изоляцией ионов кальция из саркоплазмы. Неясно, как осуществляется контроль нервными импульсами серий вибрационных сокращений.

Прингл с сотрудниками в Оксфордском университете доказали, что вибрационные сокращения асинхронных мышц обусловлены структурой самих изолированных мышечных волокон. Они удалили из мышечных волокон жука саркоплазму с помощью глицерина. Когда такие волокна были помещены в среду, содержащую молекулы АТФ и ионы кальция, они начали сокращаться и расслабляться с большой частотой.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление