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.

1cm² 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 H₃PO₄ (kwas fosforowy), co daje 7,3 kcal. ATP→ADP+ H₃PO₄

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 H₃PO₄.

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 H₂O i dwutlenek węgla CO₂.

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.

---