Biofizika faniga muqaddima

Harakatning muskulli va muskulsiz formalari
Muskulli qisqarish biofizikasi
Qiskaruvchan tizimlar biofizikasi qisqaruvchi elementlar strukturasi, muskullarning qisqarish faoliyatining molekulyar asoslari va bu jarayonda kimyoviy energiyaning mexanik energiyaga aylanish qonuniyatlarini organadi. Muskul toqimasi elastomer xususiyatga ega bolib, tarkibiga kiruvchi biopolimerlar mexanik va kimyoviy tasir natijasida oz uzunligini ozgartirish xususiyatiga ega. Muskul toqimasining qisqarishini taminlovchi strukturasi aktin va miozin oqsilidan tuzilgan. Aktin molekulyar massasi 50 - 80 kD atrofida bolib, molekulasi uzunligi 103 A0 ni tashkil etadi. Miozin oqsili esa molekulyar massasi 42 kD ni, molekula uzunligi 1600 A0 ni tashkil etib, skelet muskul toqimasining 60 % massasidan iborat. Sent-Derdi tomonidan aktin va miozin oqsili muskul toqimasi tarkibida aktomiozin kompleksi holida bolishi korsatib berilgan. Shuningdek, bu kompleks tarkibiga qisqarish jarayonida muhim ahamiyatga ega maxsus oqsil guruhlari tizimi kiradi. Muskullar qisqarishida energiya manbai glikogen hisoblanadi. Muskullarning kimyoviy energiyani mexanik energiyaga aylantirish jarayoni izotermik va izobarik sharoitda kechadi.
Umumiy holatda muskul tolasining qisqarish mexanizmi quyidagi korinishda kechadi. Sarkomerlarda miozin iplarni aktin iplar bilan birlashtirib turadigan kondalang koprikchalar bor. Muskul tolasi qisqarganda miozin va aktin iplar kaltalashmaydi, biri ikkinchisi ustida sirpana boshlaydi. Aktin iplar kondalang koprikchalarning harakatlari tufayli miozin iplar oraligiga sirpanib kiradi, natijada I disk uzunligi kaltalashadi, A disklarning uzunligi ozgarmaydi. Umumiy sarkomer uzunligi taxminan 30 % ga kamayadi. Boshashgan muskul tolasi sarkomerining uzunligi 3,6 mkm, tola qisqarganda esa 2,0 - 2,2 mkm ni tashkil qiladi natijada muskul tolasi ham qisqaradi.
Muskullarning qisqarishida Ca+2 ionining ahamiyati
Muskul tolasining qisqarish jarayonini L.Xaksli, J.Xanson va M.Xaksli kabi olimlar tomonidan yaratilgan sirpanuvchi tolalar nazariyasi tushuntiradi. Ammo bu nazariya miozin koprikcha boshchalarining aktin tola bilan boglanishi va undan ajralishi jarayonini tola ochib bermaydi. Devis tomonidan bu jarayon quyidagicha tushuntiriladi. Yani aktin va miozin molekulasi ortasida hosil boluvchi koprikchalar miozin molekulasi oxiridagi spiral holatda oralgan polipeptid zanjirdan iborat bolib, bu strukturaning hosil bolishi juft manfiy zaryadlarning ozaro itarilishi natijasida kelib chiqadi. Bu zaryadli qismlardan biri ATF aza fermenti faolligiga ega koprikcha asosida, yana biri esa koprikcha oxirida, ATF molekulasining miozin bilan birikkan sohasida joylashadi. Muskul tolasi qisqarishi jarayonida Sa2+ ionlari koprikcha oxiridagi ATF bilan aktin tolasida joylashgan ADF molekulasi ortasida boglanish hosil qiladi va ATF dagi manfiy zaryad neytrallanadi. Natijada elektrostatik itarilish kuchlari yoqolib, koprikcha polipeptid zanjiri vodorod va gidrofob boglar hisobiga α-spiral ko’rinishga keladi. Ko’prikcha qisqarib aktin tolaning so’rilishiga olib keladi. Qisqargan ko’prikchaning ATF molekulasiga ega bo’lgan uchi bu holatda ATF ning faol markazi turgan asosga yaqinlashadi. Bu faol markaz ta’sirida ATF parchalanadi va natijada aktomiozin boglanish yoqoladi. Songra kretinfosfat gidrolizlanishi koprikchada ATF ning qaytadan sintezlanishiga va uning uchida manfiy zaryad hosil bolishiga olib keladi. Bu zaryad tasirida fiksatsiyalangan manfiy zaryaddan koprikchaning asosida itarilib, α-spiralning cho’zilishiga olib keladi. So’ngra aktin tolasining keyingi qismi bilan yangi ta’sir uchun sharoit yaratiladi.
Qisqarish jarayoni amalga oshishida ishtirok etgan Sa2+ ionlari muskul tolasi tinch holatida xujayra sarkoplazmatik retikulum torlari tizimida saqlanadi. Bu sharoitda sarkoplazmatik retikulum membranasining kaltsiy ioni uchun otkazuvchanligi juda past, oz miqdorda mioplazmaga chiqqan ionlarni kaltsiy nasosi retikulum ichiga haydab, unda kaltsiy ionlari kontsentratsiyasi miqdorining yuqori bolishini saqlab turadi. Sarkoplazmatik retikulum boshligida kaltsiy ionlari kontsentratsiyasi mioplazmadagiga nisbatan taxminan on ming marta yuqori kontsentratsiya qiymatiga ega.
Harakatning muskulsiz formasi
Hujayralar harakatchanligining nomushak shakllarida aktin va miozin kabi oqsillar hujayralar tarkibiga kirib, ularning harakatlanishini trombotsit, leykotsit, fibroblastlar va shu kabi hujayralarning amyobasimon harakatini; shuningdek hujayra ichida amalga oshadigan harakatlarni, masalan xromosomalarning tarqalishi, endotsitoz, ekzotsitoz, epitelial kiprikchalar, mikrovorsinkalar harakatlarini taminlab turadi. Muskul hujayralaridan farq qilib, bu hujayralarda miozinning nisbiy miqdori kam boladi, bazilarida faqat aktin oqsili mavjud bolib, faol harakatga ega hujayralarda, masalan trombotsitlarda aktin sitoplazma umumiy oqsillarining 20-30 % ini tashkil etadi. Nomushak harakat shakllarida tubulin oqsili ham ishtirok etishi qayd etilgan.