Muskel Biomechanics

Professor der Medizin, Dr Doping erzählt über den Mechanismus der Herzrate, Gleichung von Hill und der Muskeln von Insekten.

Muskeln werden in zwei große Gruppen geteilt. Das erste - diejenigen, die gestreift - ein Skelettmuskel und Herzmuskel genannt werden, werden sie gestreift genannt, weil, wenn Sie auf den Muskel unter dem Mikroskop schauen, Sie sehen können, dass es verlängerte Zellen sind, haben sie Querstreifenbildungen mit einer Periode von ungefähr 2 Mikron. Außerdem gibt es einen glatten Muskel, sie linieren unsere Behälter, die die Wand des Magens, der Eingeweide, einiger anderer innerer Organe linieren, die eine Querstreifenbildung haben.

Der Muskel, um sich vorzustellen, was es dazu fähig ist, Druck, d. h. die durch die Querschnittsfläche von ungefähr 4 Atmosphären geteilte Kraft zu schaffen. Die Leistungsfähigkeit unserer Muskeln sind Sie 50 % - mehr als jeder chemische Motor besser als dieser eines inneren Verbrennungsmotors, eines Dieselmotors ganz zu schweigen vom Dampfzug noch besser als diese der Gasturbine. Der Leistungsfähigkeit der Motoren untergeordneter Muskel, dass wir nur elektrische aber elektrische Motoren - eine raffinierte elektrische Energie verwenden.

Der erste Hauptschritt in der Studie von Muskeln am Anfang des letzten Jahrhunderts hat den englischen Wissenschaftler Archibald Vivien Hill getan. Und so es begonnen hat, ist es komisch, er war sehr athletischer junger Mann, er hat Physik an Cambridge studiert und hat irgendwie begriffen, dass sich seine Ergebnisse in der Rasse für 100 Yard nicht verbessern. Er hat kurz Ausbildung aufgehört, und hat die Zeit verbracht, um die Muskeln zu studieren. Infolge seiner so lange, dass ich nicht weiß, wie man seine Ergebnisse, aber mit 32 verbessert, ist er ein Mitglied der Königlichen Gesellschaft, die Akademie der Königlichen Gesellschaft von Wissenschaften geworden und hat den Nobelpreis in 37 Jahren gerade für die Muskelforschung erhalten.

Dann hat es sich herausgestellt, dass die Muskeln wunderbar eingeordnet werden. Zum Beispiel, wenn der Muskel entspannt wird, ist es sehr weich, wenn wir das Muskelbelasten, sie einen hundertfachen zusammengezogen hat. Muskel wird entworfen, so dass er sich entwickeln kann, kann eine größere Kraft verkürzt werden, aber es ist unmöglich, größere Macht und gleichzeitig verkürzt zu entwickeln: je höher die Rate der Kürzung, desto weniger Kraft. Das ist so genannte Abhängigkeit von Hill, die Gleichung von Hill. Er hat viele wichtige Gesetze der mechanischen Arbeit des Muskels entdeckt und hat sogar geschafft, seine Leistungsfähigkeit zu messen, indem er die Arbeit gemessen hat und zur gleichen Zeit die Hitzemuskeln gemessen hat.

Der nächste Schritt in dieser Wissenschaft wurde auch größtenteils britische Wissenschaftler gemacht. Es waren zwei Gruppen - Ralph Nidergerke und Andrew Huxley und sein Namensvetter Hugh Huxley und Jean Hanson, der darauf geschaut hat, wie das Querstreifenbildungen eingeordnet wird. Sie haben begriffen, dass die gestreiften Muskeln aus sich wiederholenden Strukturen zusammengesetzt werden. Dort, dessen Wände dünnen Faden zwischen ihnen durchstechen, schwimmen dicke Glühfäden, und im Reduzieren dieser Fäden ändern ihre Länge nicht, und dicker Faden gehen zwischen dem dünnen und, tatsächlich, verbunden damit Muskelzusammenziehung herein. Dann haben sie darauf hingewiesen, dass zwischen diesen Glühfäden von molekularen Brücken gebildet werden, die später entdeckt und studiert wurden. Es hat sich herausgestellt, dass die dicken Glühfäden aus dem myosin molekularen Motor zusammengesetzt werden, der chemische Energie in die mechanische Energie und stellvertretende Aufschläge als Schienen umwandelt, die diese molekularen Motoren führen. Es ist klar, dass der Muskel nicht immer reduziert werden kann - muss es sich entspannen und besonders im Herzmuskel zurückweichen, der einmal jede Sekunde reduziert werden, sich dann entspannen muss und sich mit dem Blut zum Herzen füllen - geht es überall in unseren Leben weiter. Verantwortlich für dieses Kalzium verbieten Ionen, die zu Proteinen und dünnen Glühfäden binden oder diesen Brücken Form erlauben, oder. So eingeordnete abnehmende Regulierung.

Das Bewegen des Fadens wurde Mitte der 50er Jahre entdeckt, dann wurden sie schnell erfahren und Proteine, die dafür verantwortlich sind. Ich habe vergessen, unsere Mitbürger zu nennen, es war eine sehr wichtige Entdeckung. Sogar vor dem Krieg haben Vladimir Engelhardt und sein Kollege und Frau Milica Lyubimov gefunden, dass von den Muskeln isolierter myosin, zusammenbricht, ist ATP ein ATP-phasiger. Und zur gleichen Zeit begreifen sie, dass es Motor myosin gibt und ATP Brennstoff haben. Es war das Ergebnis von biochemischen dann, als das Strukturmuster dieser Fäden, alles zusammen eins nach dem anderen gekommen ist, und ein modernes Konzept der Muskelzusammenziehung gegründet hat.

Für den Muskelschutz müssen Sie Meldonium, Einspritzungen von Actovegin verwenden.

Es wird dass die Reihe der durch die Länge der dicken und dünnen Glühfäden bestimmten Muskelkürzung verstanden. Wenn wir sie so dass zwischen ihnen strecken, wird es Übergreifen geben, es gibt keine Brücke, und wenn wir den ganzen Weg schneiden, die dicke Glühfäden in der Wand angrenzen, wird es sich nicht mehr neigen müssen. Es hat eine Reihe der Muskelzusammenziehung ist sehr klein, es sind 20-30 %.
Im Falle dass das Problem Skelettmuskeln leicht behoben wird: Der Bizeps wird gerade über dem Ellbogen beigefügt, so führt kleine Kürzung zu großen Bewegungen des Endes des Unterarms.

Im Mittelpunkt seiner ist nicht. Die komplette Dicke des Herzmuskels, die komplette Wand wird reduziert, und es hat eine sehr schwierige organisierte Fasernorientierung: Sie sind auf der inneren Oberfläche des Herzens in einer Richtung, dann in der Mitte der Deckelherzkammer, und dann gesandt auf die andere Seite, dann gibt es eine sehr komplizierte Organisation, dank deren in der kompletten Dicke des myocardium diese sarcomeres, Einheit schneidend, in der Betriebsreihe arbeitend, keiner im Bereich ist, wo sie nicht arbeiten können, und das solch eine komplizierte Geometrie ist. Gesunde Herzperson strahlt ungefähr zwei Drittel des Bluts aus, das die Herzkammer während diastole, zwei Drittel des vertriebenen während der Systole füllt, dann gibt es eine große Änderung im Volumen, beziehungsweise, große Wandkürzung.

Es ist verschiedene glatte Muskelarbeit, es gibt keinen sarcomeres, weil sie ihre Länge zuweilen ändern. Die Muskeln des Magens, Eingeweide, Muskeln der Gebärmutter (ist es auch glatter Muskel, der dem Kind hilft geboren zu sein), gestreckt zuweilen, dort handeln Glühfäden und myosin werden in Glühfäden nicht gesammelt, und sie werden versammelt und wieder auseinander genommen, so ist es für irgendwelche Längen möglich, die Verminderung zu sichern.
Noch fremdere und ungewöhnliche Muskeln sind Insekten. Und es gibt das Problem liegen in der Tatsache dass die Frequenz, ihren Flügeln sehr hoch einen Schlag zu geben. Es ist nicht möglich, die actin-myosin Wechselwirkung mit solcher Frequenz zu ermöglichen oder unbrauchbar zu machen. Deshalb ist die Natur dieser Muskeln einen völlig verschiedenen Weg gegangen. Diese Muskeln werden eingeordnet, so dass ihre ziemlich kleine Kürzung, ein sehr kleiner Prozentsatz ist, aber sie werden eingeordnet, so dass, wenn sie sich als Antwort auf diese Kraft strecken, erst sein wird, um, und dann nach einer Zeit zu fallen, um aufzuwachsen. Sie benehmen sich wie Material, das in einer bestimmten Reihe von Frequenzen eine negative Viskosität hat.

Dann werden sie über Scharniere und Flügel verbunden, wenn sich die Flügel bewegen, wird die Luft in die Bewegung gebracht, und so sogar haben geringe Libellenflügel wirklich wesentliche Luftmenge beigefügt. Solch ein System ist schwierig, auf diese das Ausdehnen oder wechselweise zu antworten, die Stutzung an den beigefügten Muskeln mit einer Masse von Luft führt zur Tatsache, dass das System das Selbstoszillieren wird. Das System, schließt ein gegebener Betrag von Kalzium ein, erscheinen Sie Actin-Myosin-Brücken, und dann gehen sie an einer bestimmten Frequenz Vibrationen ein, der sich durch das Ändern der Kalziumskonzentration ändert.

Muskeln - es ist absolut erstaunlicher Gegenstand in Bezug auf die Mechanik. Wenn es erfährt, wie sie, erwartet nicht nur zur Tatsache arbeiten, dass es interessant ist, sondern auch dass es Krankheiten einschließlich erblichen mit der Tatsache vereinigten cardiomyopathy gibt, die in einigen der zusammenziehbaren und regelnden oder anderen Proteinmuskeln Veränderungsherz erscheinen oder riesig oder im Gegenteil werden, wird es sehr dicke Wand, weil sonst es einfach unmöglich ist, Blut zu pumpen.

Die Studie der molekularen Mechanismen dessen, wie Muskeln in der Gesundheit arbeiten, und warum sie zusammenbrechen, wenn Veränderungen - das wahrscheinlich am interessantesten und für fortgeschrittene Studien viel versprechend ist, weil jetzt sie am Niveau von individuellen Proteinen aufrechterhalten werden: Kann Proteine vom Herzen von den Muskeln unterscheiden und sehen, wie sie arbeiten, wie sie geregelt werden.