24. Omów działanie mięśni.
Mięśnie stanowią czynną część układu ruchu człowieka. Mięśnie szkieletowe charakteryzują się poprzecznym prążkowaniem, ich działanie jest zależne od woli człowieka. Mięśnie (w tym głównie szkieletowe) stanowią około 40% całej masy ciała. Istnieją różnice płciowe w udziale masy mięśniowej-u kobiet stanowią one około36% masy ciała.
Mięśnie w naszym organizmie pełnią różne funkcje, w zależności od rodzaju. Tak więc:
mięśnie szkieletowe umożliwiają ruchy kończyn i całego ciała
mięśnie gładkie odpowiadają za funkcjonowanie narządów wewnętrznych
mięsień sercowy napędza przepływ krwi w organizmie
Podstawa skracania się jakiegokolwiek mięśnia jest skurcz miofibryli (włókna kurczliwe). Pojedyncza miofibryla składa się z regularnie ułożonych filamentów białkowych dwojakiego rodzaju:
GRUBYCH-zbudowanych z miozyny
CIENKIE-zbudowanych głównie z aktyny.
Regularnie ułożone filamenty tworzą włókienko kurczliwe. Na przekroju podłużnym widać prążki jasne(cienkie)i ciemne(grube) ulożone w regularnych odstępach, połowie każdego jasnego prążka znajduję się tzw. Linia Z. Obszar ograniczony dwiema liniami Z stanowi sarkomer, który jest podstawowa jednostką czynnościowa miofibryli.
W czasie skurczu filamenty cienkie są wciągane pomiędzy filamenty grube. Miofibryla składa się jakby z wielu sarkomerów ułożonych jeden za drugim, skrócenie długości tych elementów spowoduje zmniejszenie długości całego włókienka kurczliwego. kurczliwego momencie gdy skróceniu ulegną wszystkie włókna w mięśniu będzie można mówić o całkowitym skurczu mięśnia.
Zapoczątkowanie skurczu mięsnia następuje pod wpływem impulsu nerwowego. Fala depolaryzacyjna przebiegająca przez włókno nerwowe dochodzi do synapsy nerwowo-mięśniowej.Zdepolaryzowana błona presynaptyczna wydziela przekaźnik chemiczny-acetylocholinę która powoduję pobudliwość mięśnia. Fala pobudzenia z dużą prędkościa rozprzestrzenia się po powierzchni całego włókna, obejmując powierzchowną warstwę włókna mięśniowego. Do plazmalemmy w głąb cytoplazmy odchodzą tzw. Kanaliki T, dzięki nim pobudzenie szybko dociera do cystern. Zawieraja ne duże ilości jonów Ca2+,ponieważ w stanie spoczynku pracuje w nich pompa wapniowa.System działa następująco: błona siateczki sarkoplazmatycznej zawierają białka przenośnikowe, które przerzucają jony wapniowe z sarkoplazmy do wnętrza cystern. Ponieważ transport jest szybki, odbywa się wbrew gradientowi stężeń, wymaga nakładu energii która dostarczana jest z hydrolizy ATP. Wskutek tego w cytoplazmie otaczającej miofibryle jest bardzo mało jonów wapnia.Całośc przedstawia się następująco:
Białkowy kompleks tropinowo-miozynowy jest skutecznym inhibitorem aktywności miozyny. Tropomiozyna blokuje połączenie aktyna-miozyna, zaś troponina nic nie robi.
Jeśli za pośrednictwem kanalików T do błon retikulum endoplazmatycznego dociera pobudzenie to powoduje zakłócenie w funkcjonowaniu tych struktur. Na krótki moment otwierają się kanały wapniowe i jon ten gwałtownie wylewa się do sarkoplazmy.
Jony Ca+ łączą się w miejscach uchwytu z troponiną, która zmienia tropomiozyne. Ta ostatnia, po tej zmianie, nie jest w stanie blokować miozyny. Oznacza to że wapń blokuje troponino0tropomiozynę.
Aktywność miozyny zwraca się ku hydrolizie dużych ilości ATP-wyzwalającasię energia odkształca maczugowate mostki poprzeczne miozyny ciężkiej. Wciągają one filamenty aktynowe pomiędzy miozynowi miozynowi sarkomery miofibryli się skracają. Logicznie przy skracaniu się wszystkich miofibryli maleje cała komórka. Od momentu przekazania impulsu do skrócenia miofibryli musi minąć trochę czasu ten okres nazywa się pobudzeniem utajonym. A okres, w którym mięsień kurczy się, wówczas jest nie pobudliwy nazywamy ten okres refrakcją.
Tak długo jak stężenie jonów Ca+ w cytoplazmie będzie wysokie i będzie dostateczna ilość ATP, włókienka będą pozostawały w skurczu.
W skrócie skurcz mięśnia możemy opisać następująco:
Depolaryzacja sarkolemmy
Depolaryzacja układu sarkotubularnego
Uwolnienie jonów Ca2+ z cystern
Połączenie jonów Ca2+ z troponina
Zmiana konfiguracji kompleksu troponina-tropomiozyna, odblokowanie miejsc wiązania miozyn w aktynie.
Połączenie aktyny z miozynowymi mostkami
Skurcz-przesunięcie aktyny względem miozyny(potrzebna energia)
Reabsorpcja Ca2+ do cystern
Rozkurcz bierny
Skurcz mięśnia możemy podzielić na:
A.
izotoniczny - gdy zmienia się długość mięśnia przy stałym poziomie napięcia mięśniowego (wynikiem skurczu jest ruch)
izometryczny - wzrasta napięcie mięśnia przy stałej długości (wynikiem nie jest ruch ale utrzymanie części ciała w stałym położeniu np. odkręcanie mocno przykręconych śrub, stanie, trzymanie ciężarów); skurcz ten nazywany jest także skurczem izotermicznym, ze względu na utrzymanie ciepłoty ciała (dreszcze)
auksotoniczny - zmiana długości i napięcia mięśni (np. przy chodzeniu, bieganiu).
B. ze względu na częstotliwość docierających do mięśnia impulsów nerwowych.
tężcowy - jeżeli impulsy docierają w czasie krótszym niż zdąży nastąpić rozkurcz mięśnia np. skurcze mięśni żwaczy (szczękościsk), skurcz mięśni twarzy (uśmiech sardoniczny), napadowe skurcze tężcowe mięśni karku.
tężcowy niezupełny - jeżeli impulsy docierają do mięśnia w czasie dłuższym niż skurcz - kiedy mięsień zaczyna się już rozkurczać. Jest to fizjologiczny typ skurczu i takimi skurczami działają wszystkie mięśnie człowieka przez większość czasu.
tężcowy zupełny
pojedynczy - wywołany przez pojedynczy impuls nerwowy lub elektryczny, trwa od kilku do kilkudziesięciu milisekund. Po skurczu następuje rozkurcz mięśnia. Odstępy między impulsami są duże, większe niż czas trwania całego pojedynczego skurczu.