KASLARIN HAREKET
MEKANİZMASI
Doç.Dr. Göknur TERZİ
Kısa Tekrar
Kas demeti
Kas lifi
Boyuna
kesit
Enine
kesit
Miyofibrilin yapısı
•
•
•
•
•
•
Kasdaki koyu renkli alanlar A
bandı
Açık renkli alanlar I bandı
I bandını bir hat boyunca ortadan
ikiye ayıran çizgi Z hattı
A bandının ortasında yer alan açık
renkli alana H kuşağı
Bu kuşağı ikiye ayıran koyu hatta
ise M çizgisi veya hattı
Birbirini takip eden Z hatları
arasındaki miyofibril ünitesine
sarkomer adı verilir.
Epimizyum, perimizyum, endomizyum
epimizyum
Endomizyum: Her bir kas liflerini
saran bağ doku
Perimizyum: Kas demetleri dıştan
saran zar
Epimizyum : Kasların dış yüzeyini
saran oldukça kalın bağ doku
Sarkolemma: Kas lifinin etrafını saran bağ doku yani endomizyumun
altında bulunan zardır.
Sarkoplazma: Sarkolemma içinde yer alan kas hücresinin
protoplazmasıdır
Sarkoplazmik retikulum: Kas fibrillerinin çevrelerini tüp şeklinde T
transversal ve longutidünal kanalcıklar ile longutidünal kanalcıkların
uçlarının biraz genişlemesi sonucu şekillenen keseciklerin
oluşturduğu ağ benzeri yapıdır. A) Ca iyonlarını depolar.B) sinir
hücrelerinden gelen uyarıları- kas hücresine aktarımını sağlarlar.
KASLARDA HAREKET MEKANIZMASI VE
ENERJİ OLUŞUMU
• Canlı organizmada kaslar hareketleriyle kimyasal enerjiyi mekanik
enerjiye dönüştürebilme yeteneğine sahip dokulardır.
• Kasların kasılma ve gevşeme nitelikleri ile vucuda hareket verirler.
• Kas ete dönüştükten sonra bu kasılma ve gevşeme nitelikleri
kaybolur.
• Kasta meydana gelen bu kasılma ve gevşemeleri hareketleri
postmortem değişiklikler ve etin olgunlaşması sırasında oluşan diğer
reaksiyonların seyrini önemli derecede etkiler.
ELEKTRİKSEL HAREKET POTANSİYELİ
• Sinir hücreleri de dahil tüm hücreler elektriksel bir potansiyele
sahiptir.
• Hücrelerdeki bu elektriksel potansiyel; hücre zarı dışında ve içinde
bulunan negatif ve pozitif iyonlardan kaynaklanır.
• Kaslar hareketsiz iken hücre içinde negatif iyonlar, hücre zarının dış
yüzeyinde ise pozitif iyonlar daha fazla bulunur.
• Bu zıt yükler hücre zarında bir elektriksel potansiyelin oluşmasına
neden olur.
Dinlenme anında: dış yüzey (+), iç yüzey (-) yüklüdür.
• Hücreler beyinden uyarı alınca, uyarı
aldıkları yerde hücre zarının dış
yüzeyindeki (+) yükler (-) ye, iç
yüzeydeki (-) yükler de (+) dönüşür.
• Hücre zarının uyarıyı alan kısmındaki
elektrik yükü başlangıçtaki durumun
tam tersine döner.
• Bu
şekilde
başlayan
elektriksel
potansiyel dönüşümü hücre boyunca
birbiri ardı sıra gelişerek elektrik akımı
gibi hücre boyunca iletilir.
• Sinir ve kas hücrelerinin beyinden
aldıkları uyarıları hücreler boyunca
transfer etme yeteneğine “ elektriksel
hareket potansiyeli” denir
Kasların kasılması
• Kasılma olayı:
• Sinir
hücreleri
sahip
oldukları elektriksel hareket
potansiyel
aracılığıyla
beyin
ve
omurilikten
aldıkları uyarıları motor
sinirler aracılığıyla kaslara
transfer etmeleriyle ile
başlar.
Beyin
• Bu hareket potansiyeli sinir hücrelerinin kas
hücreleri
ile
birleştikleri
“kavşak
sinir hücresi
noktalarında” kas hücrelerine transfer edilir.
• Sinir hücreleri, kas lifleri ile birleştikleri
kavşaklarda küçük kesecikler oluştururlar. Asetil
Bunlara “motor sinir levhası ve plakası” kolin
Kavşak noktası
denir.
• Hareket potansiyeli bu plaklara gelince
plakların içinde bulunan asetilkolin açığa
çıkar.
• Asetilkolin sarkolemmayla irtibata geçer ve
sarkolemmanın dış yüzündeki Na+ iyonları
hücre
içine
geçmeye
başlıyor
ve
sarkolemma boyunca elektriksel hareket
potansiyeli yayılmaya başlıyor.
• Daha sonra asetilkolin sinir kas hücreleri kavşaklarında bulunan
kolinesteraz enzimi tarafından kısa bir zamanda inaktif hale getirilir.
• Sarkolemmaya hareket potansiyeli geçer geçmez tüm kas lifi
boyunca yayılır ve sonra sarkoplazmik retikulumun T-tüpcükleri
aracılığıyla kas fibrillerine transfer olur. Buradan da sarkoplazmik
retikulumun longitudinal kanalcıklarına geçer.
• Böylece uyarı kas hücresinin içine dahil olmuş olur ve sarkoplazmik
retikulumun longutidunal kanallarında bulunan Ca++ iyonları hücre
sarkoplazmasına geçmeye başlar.
• Sarkoplazmada Ca++ iyonları belirli düzeye ulaşınca, kas
kontraksiyon için hazır duruma geçmiş olur.
• Sarkoplazmada Ca++ iyonları belirli düzeye ulaşınca, kası istirahat
halinde tutan Mg- ATP------ADP ve inorganik fosfata hidrolize olur.
• Böylece Mg ATP nin hidrolizasyonu sonucusu kas kontraksiyon için
gerekli olan enerji sağlanmış olur.
• ATP hidrolizasyonu sonucu enerji açığa çıkar çıkmaz, kas
proteinlerinden aktin, miyozin, troponin ve tropomiyozin hemen
kasların kasmak için harekete geçerler.
• Şöyleki Sarkoplazmada Ca++
iyonları belirli düzeye ulaşınca
troponin ile birleşir.
• Troponin ile tropomiyosinin aktin ile
miyozin
flamentleri
arasındaki
aktinomiyozin
köprücüklerinin
oluşmalarını
önleyici
etkileri
ortadan kalkar.
• Böylece aktin ile miyozin flamentler
birbirlerine
aktinomiyozin
köprücükleri ile sıkıca tutunurlar.
• Neticede;
miyozin
ve
aktin
filamentleri
aktomiyozin
köprüleriyle bağlanıp birbirlerini
çekince, yani kas kasılınca,
kimyasal enerji mekanik enerjiye
dönüşür.
Özet
• Beyin ve omurilik
• Kas
• Asetil kolin
• Sarkolemma
• Kolinesteraz
• Kas lifleri
• Sarkoplazmik retikulum T tüpcükleri
• Kas fibrilleri
• Sarkoplazmik retikulum longutidunal kanallarına
• Ca---sarkoplazma
• Mg- ATP hidrolize olur, ADP ve inorganik fosfata açığa çıkar.
• Enerji
• Ca+troponin
• Troponin ve tropomiyozin---antinomiyozin köprücükleri
• Aktin ve miyozin
• Kimyasal enerji- mekanik enerji
Kasılma Durumu
Kasılma sırasında iki Z çizgisi birbirine yaklaşır. Z çizgisi birbirine
yaklaşınca sarkomerin boyu kısalır. Kasılma esnasında A bandının boyu
değişmez. I bandı kısalır H bandı aktin ipliklerin birbirine
yaklaşmasından dolayı görülmez. İşte iki Z çizgisi birbirine yaklaştığında
kasın boyu kısalır ve kas kasılır.
Kas gevşeyince iki Z çizgisi birbirinden uzaklaşır. Yani sarkomer ilk halini
alır. Kasılma ve gevşeme sırasında aktin ve miyozin iplikleri arasında
kaymaya
benzer
bir
hareket
görülür.
Kasılma
Gerilme
Kısmi kasılma
Gerilme
Tam kasılma
Gevşemiş sarkomer
Kasılmış sarkomer
Kasların gevşemesi
• Kasların
gevşemesi
kasılma
sırasında oluşan reaksiyonların
geriye doğru tekrar oluşmasıyla
sağlanır.
• Kasların
kasılması
sırasında
sarkoplazmaya geçerek troponinle
bağlanmış Ca iyonları tekrar
sarkoplazmik
retikuluma
geri
dönmeleri
sonucu
oluşan
elektriksel potansiyeli gevşeme
olayı başlar.
• Ca iyonları troponinden ayrılır ve
sarkoplazmik
retikulumda
birikmeye başlayınca,
• ADP ile kreatin P birleşerek MgATP oluşur.
• Sarkoplazmada Ca iyonlarının
konsantrasyonu azalır.
• Troponin ile Ca iyonları tamamen birbirinden ayrılır.
• Aktin ile miyozin filamentleri arasındaki aktinomiyozin köprücükleri
tamamen ortadan kalkar.
• Filamentler birbirinden ayrılır ve eski durumlarını alırlar.
• Böylece kas istirahat durumuna geçmiş olur.
• Oluşan ATP de filamentlerin eski durumunu almalarını kolaylaştırır.
KASILMA
• Ca sarkoplazmik
retikulumdan, sarkoplazmaya
geçer
• Ca+ Troponin birleşir
• Mg ATP hidrolize olur ADP ve
kreatin fosfat açığa çıkar.
• Aktin ve miyozin birleşir
• Aktinomiyozin köprücükleri
oluşur
GEVŞEME
• Ca sarkoplazmadan
sarkoplazmik retikuluma geri
döner.
• Ca+ Troponin ayrılır.
• ADP ile kreatin P birleşerek
Mg-ATP oluşur.
• Aktin ve miyozin ayrılır
• Aktinomiyozin köprücükleri
ortadan kalkar.
Kasların hareketleri için gerekli
enerjinin oluşumu
Enerji hangi durumlar için gereklidir?
• Kaslar istirahat halinde iken sarkoplazmik retikulumda Ca iyonlarının
birikmesi
• Hücre içi ve dışından elektriksel potansiyelin yaratılması,
• Kasın kasılması ve gevşemesi için enerji gerekli
Bu enerji nerden sağlanır?
• enerji ATP den sağlanır.
• Hayvanlar kesildikten sonra yaşamları aniden sona ermez, kasın ete
dönüşümü çabucak gerçekleşmez.
• Kesimden sonra kasın ete dönüşümü için bir seri biyokimyasal ve
biyofiziksel reaksiyonlar şekillenir.
• Bu reaksiyonlar sonucu oluşan ATP bir süre daha enerji ihtiyacını
karşılar.
• Kasların kasılması için ilk aşamada gereksinim duyulan enerji
fosfokreatinden sağlanır.
• Fosfokreatin + ADP—ile reaksiyona girerek 1 mol ATP oluşur.
• ATP anaerobik ve aerobik karbonhidrat metabolizmaları sırasında
oluşur.
• Karbonhidratların anaerobik metabolizmaları yani Glikolizis
sırasında glikoz, birbiri ardı sıra 12 reaksiyona girerek pürivik aside
kadar parçalanır.
• Gerektiğinde kaslardaki depo glikojende enerji gereksinimi için
glikogenolizis sırasında anaerobik olarak laktik aside kadar
parçalanır.
• Aerobik karbonhidrat metabolizması yani TCA (tri karboksilik asit)
siklusunda anaerobik metabolizma sonucu oluşan pürivik asit, CO2
ve H2O ya kadar parçalanır.
• Böylece anaerobik ve aerobik metabolizmaları sırasında 1 mol
glikozun CO2 ve H2O kadar parçalanması sonucu 37 ATP oluşur.
ATP oluşumu
Glikolizis
Glikoz
Pürivik asit
Anaerobik
Glikogenolizis
Glikojen
Laktik asit
Aerobik
TCA siklusu
Pürivik asit
H2O+CO2
1 mol glikozdan aerobik ve anaerobik metabolizma sonucu 37 ATP
• Kaslar yavaş çalıştığında kanla sağlanan oksijen enerji
metabolizması için yeterlidir.
• Normal çalışmada fosfokreatin ve aerobik metabolizmadan
sağlanan ATP ler kas kontraksiyonu için gerekli enerjiyi rahatlıkla
sağlarlar.
• Fakat kaslar aşırı derecede çalıştıklarında kaslara gelen oksijen
aerobik metabolizma yoluyla gereksinim duyulan enerjiyi
karşılamada yetersiz kalır.
• Bu durumda kaslardaki depo glikojen anaerobik metabolizma
sonucu laktik aside parçalanır.
• Normal aerobik ve anaerobik metabolizma sonucu açığa çıkan H
iyonları aşırı çalışma sonucu kendileri ile birleşecek oksijen
bulamazlar.
• Bu durumda fazla hidrojen pürivik asitle birleşerek laktik aside
dönüşürler.
• Böylece her glikoz molekülünün parçalanması ile fazladan 3 ATP
oluşur.
•
•
•
•
•
Fakat bu yolla elde edilen ATP üretimi sınırlıdır.
Çünkü kaslarda aşırı derecede laktik asit birikimi pH nın fazla
düşmesine ve yorgunluğa neden olur.
Yorgunluğun oluşma derecesine bağlı glikolizisin hızı yavaşlar ve
ATP sentezi azalır. Yorgunluk iyice artınca, ATP sentezi tamamen
durur ve kaslar çalışmaz hale gelir.
Kasın yorgunluktan kurtulması için kaslarda biriken laktik asidin
kan dolaşımına ve karaciğere taşınması ve burada glikojene
dönüşmesi gereklidir.
Yorgunluk geçince de aerobik metabolizma sonucu tekrar
sentezlenen ATP ve fosfokreatinin gereksinilen enerjiyi kolaylıkla
karşılamaya yeter.
Download

ET BİLİMİ VE TEKNOLOJİSİ