Músculo Biomechanics

O professor da Medicina, o doutor Doping conta sobre o mecanismo de tarifa de coração, equação de Hill e os músculos de insetos.

Os músculos dividem-se em dois grandes grupos. O primeiro - aqueles que se chamam estriados - um músculo esquelético e músculo cardíaco, chamam-nos estriados porque se olhar para o músculo baixo o microscópio, pode ver que são células alongadas, têm um striations transversal com um período de aproximadamente 2 mícrones. Além disso, há um músculo liso, alinham os nossos navios que alinham a parede do estômago, intestinos, alguns outros órgãos internos, que têm um striation transversal.

O músculo para imaginar o que é capaz de criar a pressão, isto é força dividida pela transversal área da seção transversal de aproximadamente 4 atmosferas. A eficiência dos nossos músculos 50% - mais do que qualquer motor químico é melhor do que aquele de um motor de combustão interno, um motor diesel, sem falar do trem a vapor, até melhor do que aquela da turbina de gás. O músculo inferior à eficiência dos motores que usamos motores elétricos mas, só elétricos - uma energia elétrica refinada.

O primeiro passo principal no estudo de músculos no início do século passado fez o cientista inglês Archibald Vivien Hill. E portanto começou é engraçado, foi o jovem muito atlético, estudou a física em Cambridge e de qualquer maneira realizou que os seus resultados não se melhoram na corrida por 100 jardas. Resumidamente parou o treinamento e passou o tempo para estudar os músculos. Em consequência dele tão muito tempo que não sei como melhorar os seus resultados, mas com 32 anos de idade, tornou-se membro da Sociedade real, a Academia de Sociedade real de Ciências e recebeu o Prêmio de Nobel durante 37 anos somente da pesquisa de músculo.

Então resultou que os músculos se arranjam maravilhosamente. Por exemplo, se o músculo se relaxa, é muito suave, se nós tensão de músculo, apertou um hundredfold. O músculo projeta-se para que possa desenvolver-se uma maior força pode encurtar-se, mas é impossível desenvolver o maior poder e simultaneamente encurtado: mais alto a tarifa de redução, menos força. Isto é a assim chamada dependência de Hill, equação de Hill. Descobriu muitas leis importantes do trabalho mecânico do músculo e até conseguiu medir a sua eficiência medindo o trabalho e ao mesmo tempo medindo os músculos de calor.

O seguinte passo nesta ciência também fez-se cientistas pela maior parte britânicos. Foram dois grupos - Ralph Nidergerke e Andrew Huxley e o seu homônimo Hugh Huxley e Jean Hanson, que olhou para como isto se arranja striations transversal. Realizaram que os músculos estriados se compõem de estruturas se repetem. Lá as paredes do qual picam o fio fino entre eles nadam os filamentos grossos, e na redução destes fios não modificam o seu comprimento e fio grosso entram entre o fino e, de fato, ligado com ele contração de músculo. Então sugeriram que entre estes filamentos se formam de pontes moleculares que se descobriram depois e se estudaram. Resultou que os filamentos grossos se compõem do motor molecular myosin que converte a energia química na energia mecânica, e a actina serve de carris, que dirigem estes motores moleculares. É claro que o músculo não sempre pode reduzir-se - deve descansar e encolher-se, especialmente no músculo cardíaco, que deve reduzir-se uma vez cada segundo, logo descansar e encher-se do sangue ao coração - continua durante as nossas vidas. Responsável por este cálcio os íons que atam a proteína e filamentos finos ou permitem a estas pontes a forma, ou proíbem. Assim regulação arranjada que reduz.

O movimento de fio descobriu-se a meados dos anos 50, então aprenderam-se rapidamente e proteína que é responsável por ele. Esqueci de chamar os nossos concidadãos, foi uma descoberta muito importante. Mesmo antes da guerra, Vladimir Engelhardt e o seu colega e a esposa Milica Lyubimov encontraram que myosin isolado dos músculos, se avaria ATP é uma ATP-fase. E ao mesmo tempo realizam que há motor myosin e ATP têm o combustível. Foi o resultado do bioquímico, então, quando o modelo estrutural destes fios, tudo se reuniu um por um e estabeleceu um conceito moderno da contração de músculo.

Para a proteção de músculo tem de usar Meldonium, injeções de Actovegin.

Entende-se que a variedade da redução de músculo determinada pelo comprimento dos filamentos grossos e finos. Se os esticarmos para que entre eles haverá sobreposição, não há ponte, e se cortarmos durante todo o tempo que estão contíguos filamentos grossos na parede, não terá de diminuir já. Tem uma variedade da contração de músculo é muito pequeno, são 20-30%.
Em caso de que o problema se resolve facilmente músculos esqueléticos: o bíceps anexa-se somente acima do cotovelo, portanto a pequena redução leva a grandes movimentos do fim do antebraço.

No coração dele não é. A espessura inteira do músculo cardíaco, a parede inteira reduz-se, e tem uma orientação de fibra organizada muito difícil: estão na superfície interior do coração em uma direção, logo no meio do ventrículo de cobertura, e logo enviados a outro lado, então há uma organização muito complexa, graças à qual na espessura inteira do myocardium estes sarcomeres, cortando a unidade, trabalhando na variedade operacional, ninguém está na área onde não podem trabalhar, e isto é uma geometria tão complexa. A pessoa sã de coração emite sobre dois terços do sangue que enche o ventrículo durante o diastole, dois terços do ejetado durante a sístole, então há uma grande modificação no volume, respectivamente, a grande redução de parede.

É o trabalho de músculo liso diferente, não há sarcomeres, porque modificam o seu comprimento de vez em quando. Os músculos do estômago, intestinos, músculos do útero (também é o músculo liso que ajuda a criança a nascer) esticado de vez em quando, há filamentos de actina e myosin não se reúnem em filamentos, e reúnem-se e desmontam-se novamente, portanto é possível para qualquer comprimento assegurar a redução.
Mesmo os músculos mais estranhos e excepcionais são insetos. E há problema estão no fato que a frequência de bater as suas asas muito altas. Não é possível permitir ou inutilizar a interação de actina-myosin com tal frequência. Por isso, a natureza destes músculos foi um caminho completamente diferente. Estes músculos arranjam-se para que a sua redução bastante pequena, seja uma percentagem muito pequena, mas se arranjam para que quando se estendem, em resposta a esta força seja primeiro em cair, e logo depois de algum tempo para crescer. Comportam-se como material, que em certa variedade de frequências tem uma viscosidade negativa.

Então unem-se via dobradiças e asas quando as asas se movem, o ar traz-se no movimento, e assim até as asas de libélula leves de fato anexaram a massa de ar substancial. Tal sistema é difícil de responder a estes ao estiramento ou alternativamente, o truncamento nos músculos anexados com uma massa de ar leva ao fato que o sistema se torna a autooscilação. O sistema inclui, um montante dado de cálcio, apareça pontes de actina-myosin, e logo entram no momento de certas vibrações de frequência, que varia modificando a concentração de cálcio.

Músculos - é o objeto absolutamente assombroso quanto a mecânica. Aprendendo como trabalham, devidos não só ao fato que é interessante, mas também que há doenças inclusive cardiomyopathy hereditário associado com o fato que em alguns músculos de proteína contráteis e reguladores ou outros aparecem o coração de mutação ou ficam enormes ou, ao contrário, se torna a parede muito grossa, porque de outra maneira é simplesmente impossível bombear o sangue.

O estudo dos mecanismos moleculares de como os músculos trabalham na saúde e porque se avariam quando mutações - isto é provavelmente o mais interessante e prometedor para estudos avançados, porque agora se mantêm ao nível da proteína individual: pode distinguir a proteína do coração, dos músculos e ver como trabalham, como se regulam.