1.2.12.
Немышечные формы двигательной активности
Помимо рассматриваемых выше
мышечных сокращений в организмах животных и человека существует множество
других форм двигательной активности. Здесь кроме свойственных практически всем
нормальным эукариотным клеткам внутриклеточных перемещений (сокращений
митохондрий, движений рибосом, перемещений хромосом при митозе и мейозе) могут
быть названы более мощные движения, перемещающие клетки в их среде или
воздействующие на эту среду. Таковы амебоидные движения, т. е. движения
с помощью
псевдоподий
(ложноножек), жгутиков и ресничек. Эти формы движений наблюдаются у простейших
(одноклеточных) организмов и у специализированных клеток многоклеточных
животных.
Например, амебоидные движения,
формирование ложноножки и перетекание протоплазмы в нее присущи амебам и
лейкоцитам высших животных. Жгутиковые движения, т. е. движения
специального выроста клетки — жгутика, служат для перемещения в пространстве у
простейших (жгутиконосцев) и у сперматозоидов высших животных и человека.
Ресничные движения, т. е.
движения специальных выростов клетки — ресничек, наблюдаются у инфузорий как
средство их перемещения в среде, но оно имеет место и у клеток мерцательного
эпителия пищевода лягушки, трахеи, бронхов и маточных (фаллопиевых) труб
млекопитающих. Здесь это движение обеспечивает перемещение жидкости и твердых
частиц в соответствующем направлении.
На рис. 1.67 показаны схемы
ундулирующих движений жгутика (хвоста) сперматозоида и гребных движений
реснички мерцательного эпителия. Гребное движение осуществляется распрямленной
ресничкой, а возвратное — согнутой, что обеспечивает одностороннее перемещение
клетки относительно среды или среды относительно закрепленной клетки и, таким
образом, «обновление» околоклеточного пространства.
Амебоидные, жгутиковые и ресничные
движения — это достаточно сложные и пока мало изученные процессы. По—видимому,
их молекулярная основа подобна молекулярной основе мышечных сокращений. При
всех этих движениях энергия извлекается из АТФ. Во всех случаях действуют
специальные сократительные белки с АТФазной активностью, играют роль ионы Mg2+ и Са2+
При амебоидной локомоции
лейкоцитов, видимо, работает примембранная сеть актомиозиноподобных
микрофиламентов. Она обеспечивает изменения формы мембранного футляра клетки и
перетекание ее протоплазмы в определенном направлении. Тот же механизм
действует при эндоцитозе, обеспечивая впячивание мембраны.
При движениях жгутиков и ресничек
работает их внутренний сократительный аппарат, представленный девятью парами
периферических фибрилл и одной парой центральных. У периферических фибрилл
имеются «ручки». Предполагают, что эти ручки, построенные из белка динеина
(подобного миозину), играют ту же роль, что и миозиновые мостики в мышечном
сокращении: они периодически прикрепляются к соседней фибрилле (ее
актиноподобным участкам) и тянут ее, обеспечивая скольжение данной фибриллы
относительно соседних. Энергию для этого движения дает АТФ. Без АТФ ни жгутики,
ни реснички не работают. Но АТФ здесь, как и в мышце, играет, кроме того, роль
пластификатора. Без АТФ реснички застывают в одном положении.
Существенную роль в этих движениях,
например в движении ресничек, играют ионы Mg2+ и Са2+.
Показано, что у простейших концентрации АТФрд и Mg2+ определяют частоту биения ресничек, тогда как
концентрация Са2+ определяет направление эффективного удара
реснички. Если [Са2+ < 10—7 моль/л, то реснички гребут
к заднему концу тела, перемещая клетку вперед. Однако при воздействии
неблагоприятных факторов среды, снижающих МПП и увеличивающих вход Са2+
в клетку, ситуация изменяется. При [Са2+] > 10—6
моль/л направление эффективного удара ресничек (удара выпрямленной ресничкой)
извращается, и клетка производит попятное движение («бегство»). При попадании в
нормальную среду и откачивании избытка Са2+насосом мембраны
возобновляется движение вперед.
|
Рис. 1.67 Движения жгутика (хвоста)
сперматозоида (А) и реснички
мерцательного эпителия (Б) |
|
|
Рис. 1.68 Метахрональные волны биения
ресничек, движущиеся вдоль ресничного ряда (картина фиксирована на коротком
отрезке времени) |
У клеток
мерцательных эпителиев многоклеточных организмов реверсии направления
эффективного удара нет, но при росте концентрации Са 2+ происходит
остановка движения ресничек.
Важной
чертой работы мерцательных эпителиев является согласованность,
координированность движения ресничек в пласте клеток — метахрональные волны
(рис. 1.68), что делает гребные движения ресничек высокоэффективными. Механизм
этой координации остается неясным. По—видимому, она основывается на клеточных
взаимодействиях в пласте мерцательного эпителия. Есть также данные о том, что
на мерцательную активность влияют нейромедиаторы (ацетилхолин и др.). Их
действие осуществляется, вероятно, через изменения кальциевой проницаемости
клеток эпителия.