On the contractile mechanism of insect fibrillar flight muscle. I. The dynamics and energetics of the linearized system.

Abstract

Zur Erfassung der dynamischen Vorgange bei der Muskelkontraktion wurde das System des fibrillaren Insektenflugmuskels unter Bedingungen, die eine Linearisierung zulassen, untersucht. Um die Frequenzantwort als das Systemverhalten im sinusformigen stationaren Zustand zu erhalten, wurden die durch aufgepragte sinusformige Langenanderungen erzeugten Spannungsanderungen gemessen. Die Frequenzganganalysen beziehen sich auf die Annahme eines zeitinvarianten Systems mit konzentrierten Elementen. Die dominanten passiven Strukturen des Muskels, die Verbindungs-filamente und die Myosinbrucken, konnen in dem Frequenzbereich, der den Arbeitsfrequenzen des Insektenflugmuskels entspricht, durch ein aus drei Elementen bestehendes viscoelastisches System des Maxwell-Typs mit Zeitkonstanten vergleichbarer Grose beschrieben werden. Fur die Frequenzantwort des aktivierten Muskels wurde mit hinreichender Genauigkeit die Ubertragungsfunktion eines Phasenminimum-systems ermittelt. Eine theoretische Ubertragungsfunktion fur aktive Seite der Kontraktion ist durch Differenzbildung experimentell erhaltener Ortskurven bestatigt worden. Auf der Grundlage dieser theoretischen Differenzkurve wurde eine Beziehung zwischen oscillatorischer Arbeit und enzymatischer Hydrolyse des Adenosintriphosphates (ATP) als Energiequelle hergestellt. Bis zur optimalen Frequenz der Oscillation unter den benutzten Bedingungen wird eine Proportionalitat zwischen diesen Grosen festgestellt, die durch einen konstanten mechanochemischen Kopplungsfaktor bestimmt ist.