BUDOWA KOMÓRKI
Jest to podstawowa jednostka w budowie każdego organizmu. Człowiek jest ustrojem
wielokomórkowym zbudowanym z miliardów tych elementów. Mają one różne kształty i wielkości. Nie
zobaczymy ich gołym okiem, tylko pod mikroskopem elektronowym. Mogą być okrągłe, gwiazdkowate,
płaski, wałeczkowate lub w postaci kostki. Bez względu na stopień zróżnicowania każdą komórkę
charakteryzuje metabolizm i biosynteza. Wszystkie składają się pewnych elementów. Są to:
cytoplazma, jądro i struktury cytoplazmatyczne.
CYTOPLAZMA
Jest to twór przeźroczysty, koloidalny o konsystencji galarety lub gęstego płynu i przez cytoplazmę
przechodzi układ błon tworzących poprzedzielane obszary. Ten układ nosi nazwę systemu
wakuolarnego. Podstawową masę tego systemu stanowi siateczka śródplazmatyczna o bardzo
złożonej budowie. Oprócz siateczki w cytoplazmie znajdują się organella komórkowe stałe, a są to:
mitochondrium, strefa Golgiego, rybosomy, lizosomy, wakuole, centrosomy. Cytoplazma zbudowana
jest zarówno z pierwiastków niesrganicznych jak i związków organicznych i skałd jest nastepujący:
około 80% woda, 10-20% białka, 2-3% cukry, i 1% składniki nieorganiczne.
BŁONY KOMÓRKOWE
W komórce żywej organizmu istnieje wiele struktur błoniastych. Błony wewnątrzcytoplazmatyczne
zwane cytomembranami dzielimy na błony szorstkie zawierające na swej powierzchni ziarnistości
zwane rybosomami. Błony gładkie nie zawieraja rybosomów. Każda komórka przede wszystkim
zawiera błone oddzieająca ją od środowiska zewnętrznego. Nazywa się ona cytolemmą lub
plazmolemmą. Grubość takiej błony wynosi od 7,5-10 nanometrów i widoczna jest pod mikroskopem.
Blaszka błony komórkowej zewnętrznie i wewnętrznie zbudowana jest z białek oraz fosfolipidów w
stosunku 2:1. Fosfolipidy bk ustawione pionowo w temp. 37 posiadają konsystencję półpłynna, co
pozwala na przechodzenie do komórki i z komórki drobnych substancji i związków. Białka błony
komórkowej nie są jednorodne. Charakteryzują się różną budową i ogólnie możemy białka podzielić
na dwie grupy:
komórkowa, posiadające drobne kanaliki, przez które zachodzi wymiana substancji rozpuszczalnych w
wodzie.
2.Peryferyjne jest ich kilka zależnie od wykonywanych czynności. A więc białka nośnikowe,
receptorowe, enzymatyczne.
Czynność białek komórkowych jest wieloraka, ale przede wszystkim stanowi ona barierę dyfuzyjną i
przepuszczanie selektywne. Uczestniczy w procesie rozpuszczania innych komórek i przetwarzania
sygnałów.
W obrębie błony komórkowej wykryto nowy składnik GLIKOKALIKS stanowiący połączenie cukrowo-
białkowe w formie cieniutkiej, delikatnej powłoki leżącej zewnętrznie na b łonie komórkowej, a więc
glikokaliks stanowi jak gdyby dodatkowa barierę między środowiskiem, a komórką. Przypuszcza się,
że odpowiada za procesy immunologiczne komórki. Błony komórkowe nie są jakąś barierą
mechaniczne, ale stanowią wyspecjalizowany aparat umożliwiający selektywne przepuszczanie
określonych cząstek z komórki i do komórki. Przypuszcza się, że w bonie komórkowej istnieją drobne
pory, które przy odpowiednim rozmieszczeniu ładunków dodatnich i ujemnych mogłyby przepuszczać
raz aniony raz kationy. Jest inny mechanizm transportu przez błonę tzw. DYFUZJA BIERNA
najprostszy sposób przenikania, ponieważ substancje przenikają wg. gradientu stężeń tzn. z obszaru
o wyższym stężeniu do obszaru o niższym stężeniu. Drugi rodzaj transportu to TRANSPORT
AKTYWNY cząsteczki przechodzą do komórki, ale wymaga to zużycia energii. Takim związkiem
energetyvznym jest ATP kwas adezynotrójfosforanowy. Trzeci rodzaj to DYFUZJA UŁATWIONA
substancja, która chce wejść do komórki łączy się w obrębi błony z inna substancją zwaną nośnikiem.
Tworzy się kompleks nośnik-cząsteczka, który, po przejąciu przez błony rozpada się. Cząsteczka
zostaje w komórce. Nośnik wraca na swoje miejsce w błonie i czeka na ponowne tworzenie
kompleksu.
MITOCHONDRIUM
Twór kształtu nerkowatego, otoczony podwójną błoną zew. i wew. Błona zew. jest pofałdowana i fałdy
te zachodzą na siebie w formie grzebieni. Budowa tych błon jest podobna do budowy błony
komórkowej. Różni się tylko przepuszczalnością. Te dwie błony utworzyły dwie przestrzenie: 1)jedna
zawarta jest między błoną wew. z zew., jest to stosunkowo wąska szczelina. 2)druga przestrzeń
ograniczona jest przez błonę wew. Błona wew. otacza szeroką przestrzeń znajdującą się wewnątrz
mitochondrium. Tutaj znajduje się substancja zwana MATRIX. Jest to substancja galaretowata, w
której zawarte są substancje włókniste i ziarniste. Struktury włókniste odpowiadają kwasom DNA i
RNA. Natomiast struktury ziarniste to białka. Mitochondrium to laboratorium komórki. Znajdują się tu
enzymy zaangażowane w procesie utleniania, czyi w cyklu Krebsa, albo w cyklu kwasu cytrynowego.
CYKL KREBSA
Jest to proces oddychania tlenowego (oddychanie komórki). Jeśli mamy do czynienia z procesem
oddychania beztlenowego, (kiedy zaciągamy dług tlenowy) za mało tlenu jest na nasze potrzeby. Jeśli
proces zakończy si na cyklu Krebsa, to mamy do czynienia z długiem tlenowym. Dalej procesy nie
zachodzą. W mięśniach wytwarza się kwas mlekowy. Za mało tlenu, za dużo dwutlenku węgla. Jeśli
nie ma wysiłku, to proces nie kończy się na cyklu Krebsa, zachodzą dalsze zmiany.
LIZOSOMY
Są to twory pęcherzykowate o odczynie kwaśnym, zawierające tzw. enzymy hydrolityczne, trawiące
białka, kwasy nukleinowe oraz węglowodany. Lizosomy są układem trawiennym komórki. Nie działają
ciągle, tylko w sytuacjach takich, jak: gdy jakaś struktura wnika do komórki; coś zostaje wydalane z
komórki. Substancje wchodzące z zewnątrz do komórki są trawione przez lizosomy i wtedy mamy do
czynienia ze zjawiskiem heterofagi. Jeżeli lizosomy trawią elementy własnej komórki, to mamy do
czynienia z procesem autofagi.
SIATECZKA ŚRÓDPLAZMATYCZNA
Jest wielkości błon komórkowych, charakteryzuje się podwójną budową i może występować w dwóch
formach:
1.siateczka gładka, nie posiada na swej powierzchni rybosomów. posiada natomiast enzymy,
związane z rozkładem glikogenu oraz związane z syntezą steroidów.
2.siateczka szorstka, posiada rybosomy zbudowane z kwasów rybonukleinowych i co najważniejsze
bierze udział w syntezie białek. Synteza białek polega na wiązaniu łańcuchów polipeptydowych
zbudowanych z aminokwasów. Taki łańcuch posiada 125 aminokwasów. Rola siateczki szorstkiej
polega na łączenia aminokwasów. A proces łączenia nazywa się procesem translacji. Ukształtowany
ostatecznie łańcuch plipeptydowy to PRE-PRO-HORMON.
STREFA GOLGIEGO
Jest to twór błoniasto-siateczkowaty składający się z błon gładkich, a strefa golgiego należy do tzw.
układu wakuolarnego. Najbardziej charakterystyczną cechą s.g. jest występowanie tzw. cystern
związanych ściśle z wydalaniem komórkowym. Rola s.g. polega na łączeniu i kondensowaniu
materiału wydalanego. Ponieważ w procesie wydalania z komórki może dojść do uszkodzenia błony
komórkowej, wobec tego s.g. bierze także udział w reperacji uszkodzeń wytworzonych.
JĄDRO KOMÓRKOWE
Położone jest na ogół w aktywnej strefie komórki. Otacza je błona składająca się z dwóch blaszek –
zew. i wew. W środku znajduje się półpłynna substancja taka jak cytoplazma, która nosi nazwę
nukleoplazma. Znajdują się także twory ziarniste i włókniste oraz jąderko. W błonach wew. i zew.
znajdują się otwory zwane porami, przez które zachodzi wymiana pomiędzy cytoplazmą i
nukleoplazmą. J.k. ulega stałym cyklicznym zmianom. Te zmiany związane są z podziałem
komórkowym. Najważniejszym elementem jądra jest istnienie tzw. chromosomów, które w okresie
przed podziałem komórkowym noszą nazwę prochromosomów. Na początku podziału komórki
prochromosomów łączą się w pary tworząc dojrzałą formę zwaną chromosomami. Jest ich 23 pary.
Chromosomy zawierają wszystkie cechy danego organizmu (22 pary), a jedna para to chromosomy
płciowe. W każdej parze jeden chromosom jest od jednego z rodziców, drugi od drugiego. Części,
które łączą dwie nici chromosomowe to centromer. Nici noszą nazwę nici chromatyolowych. Nici
zbudowane są z kwasów DNA. Każdy łańcuch kwasów zawiera wszystkie cechy organizmu.
JĄDERKO
To nie jest stały składnik, występuje w stadium międzypodziałowym. Posiada różny kształt. Stanowi
ok. 20% wielkości jądra całego i odpowiada za powstanie cech indywidualnych osobnika.
CHROMATYNA PŁCIOWA
Występuje tylko w jądrze komórkowym kobiety. Jest to grudka zasadochłonna, przylegająca do wew.
błony jądra komórek. Badanie chromatyny pozwala na określenie płci dziecka.
GŁÓWNE CZYNNIKI KOMÓRKI
1. przemiana materii
2. pobiera z otoczenia pewne substancje, przetwarza je i wbudowuje w cytoplazmę lub magazynuje
jako materiał zapasowy
3. wydala na zewnątrz substancje niepotrzebne, a więc produkty przemiany materii, która jest
związana ściśle z przemianą energii z jej zużyciem i produkcją pod różnymi postaciami jako energia
mechaniczna, cieplna, elektryczna, a przede wszystkim chemiczna.
MECHANIKA SKURCZU MIĘŚNIOWEGO
Motoneuron powoduje skurcz mięśniowy. Pobudzenie rozprzestrzenia się wzdłuż sarkoleniny na całe
włókno mięśniowe. Sarkolenina wypukla się do środka tworząc cewki poprzeczne (lub system T).
Wzdłuż włókna mięśniowego widzimy kanaliki biegnące podłużnie tzw. cewki zdłużne.
Cewka zdłużna – magazyn jonów wapnia Ca, które odgrywają decydującą rolę w skurczu
mięśniowym.
Cewka poprzeczna – system T przebiega na obydwu końcach cewka podłużnych.
Z chwilą, gdy bodziec jeszcze nie doszedł do synapsy pomiędzy aktyną a miozyną istnieje
konfiguracja spoczynkowa (podwójna głowa miozynowa nie jest związana z aktywną – jest w stanie
spoczynku).
Na skutek wybuchowego zadziałania bodźca z cewek podłużnych uwalnia się wapń i przechodzi do
troponiny C. Głowa miozynowa łączy się z aktywną mostem aktynowo-miozynowym. Przy udziale
jonów magnezu Mg, a także enzymów atapazy następuje rozpad ATP
Z chwilą związania się miozyny z aktyną następuje zagięcie szyi miozynowej o 40 st., ATP rozpada
się na ADP i kwas fosforowy (później potrzebny do reaktywacji).
W drugim etapie przesunięcia miozyny z 50 do 45 st. (czyli o 5 st.) gdy ATP wychodzi z głowy
miozynowej.
Następnie jest etap odbudowy. Następuje odbudowa ATP i w efekcie następuje przerwanie mostu
aktynowo-miozynowgo, a głowa wraca do położenia 90 st.. Aktyna zostaje na miejscu.
Każde włókno mięśniowe działa wg prawa „wszystko albo nic”, tzn. włókno jedno pracuje albo
maksymalnym skurczem, albo w ogóle nie pracuje.
1cm
2
przekroju poprzecznego mięśnia wyzwala na ogół siłę 12 kg. Jest to bezwzględna siła mięśnia.
ENERGETYKA I METABOLIZM
Bezpośrednim źródłem energii w ukł. mięśniowym są wysokoenergetyczne związki fosforowe oraz
cukier prosty jakim jest glikoza, która magazynowana jest w wątrobie pod postacią związku zwanego
glikogenem. G. także znajduje się w mięśniach, a dostaje się tam żyłą wrotną z wątroby (pośrednio),
bezpośrednio z jelit.
Najważniejszym związkiem wysokofosforowym jest ATP (adenozynotrójfosforan). Pod wpływem
bodźca kwas ten (ATP) rozpada się w reakcji wybuchowej. W wyniku tego rozpadu powstaje ADP
(adenozynodwufosforan) oraz H
3
PO
4
(kwas fosforowy), co daje 7,3 kcal. ATPADP+ H
3
PO
4
Resynteza ATP w organizmie ciągle następuje.
Fosforylokreatyna Cr – tego zw. jest tak mało, że abyśmy zdali się tylko na nią, to wystarczyłoby na 10
do 20 s. pracy mięśnia. Podobnie jak ATP rozpada się na kreatynę Cr i kwas H
3
PO
4
.
Rozpad zw. energetycznych przebiega wg cyklu. Może być to cykl tlenowy lub beztlenowy (ubogi
udział tlenu).
W wyniku pierwszych przemian tlenowych (dobre dotlenienie) procesu przebiega zgodnie z ilością
dostarczonego tlenu, tzn. org. nie zaciąga długu tlenowego. W wyniku cyklu Krebsa końcowym
produktem tych przemian jest woda H
2
O i dwutlenek węgla CO
2
.
Gdy praca zachodzi w warunkach złego utlenienia (ekstremalne wysiłku, praca bardzo wyczerpująca)
cykl Krebsa (cykl przemian) przebiega, ale zatrzymują się przemiany w momencie zwanym cyklem
kwasu cytrynowego i dalej nie przebiegają już tak jak w warunkach tlenowych. Mięsień wtedy zaciąga
dług tlenowy, a więc pobiera więcej niż powinien w wyniku, czego powstaje kwas mlekowy (czyli
mięśnie ulegają zakwaszeniu, które objawia się bólami mięśniowymi).
¾ kwasu, który powstał zużyte jest w reakcji odwrotnej do resyntezy ATP, czyli kw. mlekowy nie jest to
produkt, którego mamy się pozbyć – jest on potrzebny do resyntezy ATP.
Przemiany cukrów w trakcie skurczu w war. dobrego utlenienia noszą nazwę fosforylacji oksylatywnej.
W wyniku f.o. otrzymujemy 38 moli ATP, natomiast w war. złego dotlenienia resynteza ATP jest o
wiele uboższa i otrzymujemy 2 mole ATP.
Wydajność mięśni wynosi 20%, 80% zużyte jest na ciepło, które powstaje w wyniku:
1.jest to spoczynkowy metabolizm komórkowy
2.ciepło także powstaje w wyniku reakcji chemicznych związanych z aktywacją miozyny
3.w wyniku skracania się miocytów
4.rozkurczania się miocytów
5.w wyniku procesów odnowy ATP oraz działania pompy sodowo-potasowej.
Warunkiem prawidłowej pracy komórki jest utrzymanie wewnątrz komórki dużego stężenia jonów
potasu (K) i małego stężenia jonów sodu (Na). Aby zachować ten stosunek Na do K potrzebny jest
ciągły transport i przez błonę komórkową przeciwko gradientowi stężeń. Ten transport wymaga
zużycia energii. Jony sodu wpływają do komórki przez kanały specj. dla jonów Na, a jony potasowe
przez swoje kanały przeznaczone dla K.
Ponieważ wymiana jest procesem aktywny, musi istnieć czynnik, który wprowadza i wyprowadza jony.
Jest to enzym adenozynotrifosfataza czerpiący energię z hydrolizy ATP do ADP. Enzym ten znajduje
się na powierzchni głowy komórkowej i tam czeka na te pierwiastki, aby je przenieść lub wynieść z
komórki. To ciągłe wprowadzanie i wyprowadzanie nosi nazwę pompy sodowo-potasowej. Na pracę
pomy komórka zużywa 30% energii. Mówimy, że pompa posiada współczynnik sprzęgania =2/3.
Oznacza to, że w czasie hydrolizy (rozpad 1 mola ATP do ADP) energia uzyskana w tej hydrolizie
(rozpadzie) wyrzuca 3 cząsteczki sodu poza komórkę wprowadzając 2 cząsteczki potasu do komórki.
Praca pompy jest skomplikowana, wymaga stałych parametrów. Aby pompa sodowo-potasowa
pracowała prawidłowo muszą być spełnione:
1.stały dopływ tlenu i cukry (glukozy)
2.stała resynteza ATP z ADP i fosforanem
3.stałe odprowadzanie z komórki CO2
4.musi istnieć odpowiedni stosunek Na do K w płynie zewnątrzkomórkowym
5.stała temperatura 37 st.
Zmiana chociażby jednego warunku powoduje:
1.zwolnienia pracy pompy
2.Brak reakcji komórki na bodźce (komórka staje się niepobudliwa)
NARZĄDY POMOCNICZE MIĘŚNI
Mięśnie potrzebują elementów, które pomagają w pracy. Elementy pomocnicze łączą się z mięśniami
czynnościowo i występują pod różnymi postaciami:
1.Powięzie – FASCIA zbudowana z tkanki łącznej włóknistej o otacza ona poszczególne pojedyncze
mięśnie lub grupy synergistyczne (pracujące tak samo). Nie jest jednakowej grubości. Najgrubsze są
te powięzie, w które przyczepiają się mięśnie. P. może być miejscem przyczepu mięśnia. Np. powięź
szeroka uda, która jest napinana przez mięsień o nazwie napinacz powięzi.
Powięzi otaczające grupy mięśniowe tworzą wewnątrz kończyn przegrody międzymięśniowe. P.
można łatwo oddzielić, ale są miejsca, gdzie są silnie związane ze skórą. P. są silnie ukrwione,
unerwione. P. jest nieruchoma.
2.Kaletki maziowe – BURSAE SYNOVIALES Są to twory w postaci pęcherzyków o cienkich ściankach
i leżą zawsze tam, gdzie istnieje niebezpieczeństwo nadmiernego ucisku. Np. pod wyr. barkowym
(kaletka podbarkowa); między mięśniem a kością; między kością a skórą.
Ponieważ zawierają w sobie maź stawową (na ogół są wytworem torebki stawowej) ułatwiają pracę,
poślizg ścięgien mięśniowych, redukują ucisk.
3.Pochewki ścięgien VAGINAE TENDINUM jest to odmiana kaletki, ale obejmująca ścięgna mięśni w
miejscach narażonych na ucisk i tarcie. Jest to cewka obejmująca ścięgno zamknięte z obu stron np.
obręcz ręki i stopy na ścięgnach.
4.Bloczki mięśni TROCHLEA MUSCULORES następuje zmiana wektora (kierunku) na boloczku. Np.
mięsień krawiecki. Schodząc z kości biodrowej musi zejść niżej i ślizga się po mięśniu czworogłowym i
zmienia swój kierunek
5.Trzeszczka OSSA SESAMOIDA jest to rodzaj bloczka mięśniowego. Np. w obrębie kciuka, stopy
(palucha). Trzeszczka włączona jest w ścięgno. Jest po to by zmienić kąt natarcia mięśnia.
6.Troczki RETINA Krótkie więzadło utrzymujące ścięgno mięśnia blisko kości i przebiegające zawsze
poprzez pochewki ścięgniste.
FIZYCZNE I BIOLOGICZNE WŁAŚCIWOŚCI MIĘŚNI
Każdy mięsień jest sprężysty, tzn. można do rozciągać biernie, ale szybko wraca do pozycji
wyjściowej. Sprężystość nie jest war. stałą. Maleje ona przy zmęczeniu mięśniowym, a także wraz z
wiekiem.
Po śmierci ulega stwardnieniu, co nazywamy stężeniem pośmiertnym polegającym na zmianach
fizyko-chemicznych białek mięśniowych. Stężenie rozpoczyna się od mięśni żujących i po 4 do 6 h
rozszerza się na całe ciało.
Każde włókno mięśniowe wykazuje pewien stan napięcia, co nazywamy tonus. To napięcie nazywamy
napięciem spoczynkowym. Znajdujące się pod wpływem autonomicznego ukł. nerwowego.
Napięcie spoczynkowe spada w czasie snu, a całkowicie jest wyeliminowane w tzw. stanach
patologicznych zwanych porażeniem wiotkim (przerwanie mięśnia ruchowego).
Napięcie mięśniowe może się zwiększyć w stanach patologicznych – porażenie spastyczne, a więc
porażenie centralnego ukł. nerwowego.
Mięsień może skrócić się do 50% swojej długości. Jeżeli w wyn. pobudzenia mięśnia nastąpiło jego
skuteczne skrócenie, tzn. jego przyczepa campingowa przybliżyły się do siebie to mówimy o skurczu
izotonicznym.
Mięsień może się napiąć tak, że przyczepy nie zbliżają się do siebie.
Na ogół praca m. to skurcze mieszane, czyli auksotoniczne.
Przy skurczu izotoniczym mamy do czynienia z pracą koncentryczną.
Przy skurczu izometrycznym nie ma pracy.
Skurcz paradoksalny np. zginamy rękę z dużym ciężarem następuje stopniowe prost. łokcia (bo nie
możemy utrzymać ciężaru), mięśnie są napięte bo przeciwdziałamy prawu grawitacji (występuje praca
ekscentryczna).
Ruchami naszego organizmu zajmuje się biomechanika. Wszystkie kości połączone w szkielet
stanowią element podporowy dla aparatu dla aparatu ruchowego, narządów wewnętrznych i tkanek.
Mówimy, że szkielet spełnia funkcję podporową, przeciwstawiając się sile grawitacji i innym siłom
zewnętrznym pełni także funkcję ruchową stanowiąc dźwignie kostne przenoszące na odległość
działanie mięśni.
Szkielet musi przeciwstawiać się pewnym siłom:
1.siły ściskające – działające wzdłuż kości
2.siły zginające – dział. pod kątem do osi długich
3.siły rozciągające – wektor diły jest przeciwny do siły grawitacji, np. zwisy
4.siły skręcające
Siły te mogą być statyczne i dynamiczne. Statyczne dziaanie sił bezwładności; dynamiczne gdy
dochodzi element w postaci obciążenia.
Odporność na działanie obiążeń statycznych kośćca wynosi ok. 20 do 50 razy więcej niż masa
naszego ciała. Mięśnie mogą działać na 1 staw 2 stawy lub na więcej niż 2 stawy. Mówimy, że mamy
mięśnie jednostawowe, dwustawowe, wielostawowe.
M. jednostawowe leżą głęboko, wielostawowe leżą powierzchownie.
Mięśnie położone z przodu osi ruchów w stawie są mięśniami zginaczami za wyjątkiem m.
czworogowego uda.
Znajdujące się z tyłu są na ogół prostownikami za wyjątkiem zginaczy kolana.
Mięśnie znajdujące się po przyśrodkowej osi ruchu są przywodzicielami, boczne są odwodzicielami.
Natomiast wszystkie mięśnie skracające mają przebieg poprzeczny albo skośny.
W organizmie jest mało mięśni, które pracuję same. Na ogół jest to praca w zespołach.
Zespoły pracy mięśniowej:
1.Grupa mięśni agonistycznych – są to mięśnie, które zapoczątkowują ruch w danych stawie np.
mięsień nadgrzbietowy, zapoczątkowuje ruch odwiedzenia w barku.
2.Mięśnie synergistyczne, tzn. grupa mięśni wspomagających się wzajemnie w danej płaszczyźnie
ruchu. np. mięśnie zginacze stawu łokciowego (3 mięśnie które współpracują m. dwugłowy ramienia,
m. ramienny, m. ramienno-promieniowy). Synergizm może być pośredni, bezpośredni.
3.Mięśnie antagonistyczne – działanie przeciwstawne, kontrolują dolny ruch by był wykonany
prawidłowo i żeby był odpowiednio wyhamowany.