معلومة

7.3: تقلص العضلات وحركتها - علم الأحياء

7.3: تقلص العضلات وحركتها - علم الأحياء


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

مهارات التطوير

  • صنف الأنواع المختلفة من الأنسجة العضلية
  • اشرح دور العضلات في الحركة

خلايا العضلات متخصصة في الانقباض. تسمح العضلات بالحركات مثل المشي ، كما أنها تسهل العمليات الجسدية مثل التنفس والهضم. يحتوي الجسم على ثلاثة أنواع من الأنسجة العضلية: العضلات الهيكلية ، وعضلة القلب ، والعضلات الملساء (الشكل ( فهرس الصفحة {1} )).

تشكل الأنسجة العضلية الهيكلية عضلات الهيكل العظمي ، والتي ترتبط بالعظام أو الجلد وتتحكم في الحركة وأي حركة يمكن التحكم فيها بوعي. لأنه يمكن السيطرة عليها بالفكر ، تسمى العضلات الهيكلية أيضًا العضلات الإرادية. عضلات الهيكل العظمي طويلة وأسطوانية المظهر. عند النظر إليها تحت المجهر ، فإن أنسجة العضلات الهيكلية لها مظهر مخطط أو مخطط. تحدث التشققات بسبب الترتيب المنتظم للبروتينات المقلصة (الأكتين والميوسين). الأكتين هو بروتين مقلص كروي يتفاعل مع الميوسين لتقلص العضلات. تحتوي العضلات الهيكلية أيضًا على نوى متعددة موجودة في خلية واحدة.

تحدث الأنسجة العضلية الملساء في جدران الأعضاء المجوفة مثل الأمعاء والمعدة والمثانة البولية وحول الممرات مثل الجهاز التنفسي والأوعية الدموية. العضلة الملساء ليس لها خطوط ، وهي ليست تحت السيطرة الإرادية ، ولها نواة واحدة فقط لكل خلية ، وهي مدببة من كلا الطرفين ، وتسمى العضلة اللاإرادية.

توجد أنسجة عضلة القلب فقط في القلب ، وتضخ الانقباضات القلبية الدم في جميع أنحاء الجسم وتحافظ على ضغط الدم. مثل العضلات الهيكلية ، فإن عضلة القلب مخططة ، ولكن على عكس العضلات الهيكلية ، لا يمكن السيطرة على عضلة القلب بوعي وتسمى العضلة اللاإرادية. تحتوي على نواة واحدة لكل خلية ، وهي متفرعة ، وتتميز بوجود أقراص مقسمة.

هيكل ألياف العضلات والهيكل العظمي

كل ليف عضلي هيكلي هو خلية عضلية هيكلية. هذه الخلايا كبيرة بشكل لا يصدق ، بأقطار تصل إلى 100 ميكرومتر وأطوال تصل إلى 30 سم. يُطلق على غشاء البلازما لألياف العضلات والهيكل العظمي اسم غمد الليف العضلي. غمد الليف العضلي هو موقع للتوصيل المحتمل للعمل ، مما يؤدي إلى تقلص العضلات. داخل كل ليف عضلي توجد ليفية عضلية - هياكل أسطوانية طويلة تقع موازية للألياف العضلية. تعمل اللييفات العضلية على طول الألياف العضلية بالكامل ، ولأن قطرها لا يتجاوز 1.2 ميكرومتر ، يمكن العثور على مئات إلى الآلاف داخل ألياف عضلية واحدة. إنها تلتصق بالغشاء العضلي في نهاياتها ، بحيث تنقبض الخلية العضلية بأكملها مع تقصير اللييفات العضلية (الشكل ( فهرس الصفحة {2} )).

المظهر المخطط لأنسجة العضلات الهيكلية هو نتيجة لتكرار عصابات البروتينات الأكتين والميوسين الموجودة على طول اللييفات العضلية. تتكرر العصابات الداكنة والضوء I على طول اللييفات العضلية ، وتؤدي محاذاة اللييفات العضلية في الخلية إلى ظهور الخلية بأكملها مخططة أو مخططة.

تحتوي كل فرقة I على خط كثيف يمر عموديًا عبر الوسط يسمى قرص Z أو خط Z. تحدد الأقراص Z حدود الوحدات المسماة القسيمات اللحمية ، وهي الوحدات الوظيفية للعضلات الهيكلية. قسيم عضلي واحد هو المسافة بين قرصي Z متتاليين ويحتوي على شريط A كامل ونصفي نطاق I ، أحدهما على جانبي النطاق A. يتكون اللييف العضلي من العديد من الأورام اللحمية الممتدة على طوله ، وعندما تنقبض القسيم العضلي بشكل فردي ، تتقلص اللييفات العضلية وخلايا العضلات (الشكل ( فهرس الصفحة {3} )).

تتكون اللييفات العضلية من هياكل أصغر تسمى الخيوط العضلية. هناك نوعان رئيسيان من الخيوط: خيوط سميكة وخيوط رفيعة ؛ لكل منها تركيبات ومواقع مختلفة. تحدث الخيوط السميكة فقط في النطاق A للليف العضلي. ترتبط الخيوط الرفيعة ببروتين في القرص Z يسمى alpha-actinin وتحدث عبر كامل طول النطاق I وجزءًا من الفرقة A. المنطقة التي تتداخل فيها الخيوط السميكة والرقيقة لها مظهر كثيف ، حيث توجد مساحة صغيرة بين الخيوط. لا تمتد الخيوط الرفيعة على طول الطريق إلى العصابات A ، تاركة منطقة مركزية من النطاق A تحتوي فقط على خيوط سميكة. تبدو هذه المنطقة المركزية للشريط A أخف قليلاً من بقية النطاق A وتسمى المنطقة H. يحتوي منتصف المنطقة H على خط عمودي يسمى الخط M ، حيث تتماسك البروتينات الملحقة ببعض الشعيرات السميكة. يحتفظ كل من القرص Z والخط M بالخيوط العضلية في مكانها للحفاظ على الترتيب الهيكلي وطبقات اللييف العضلي. اللييفات العضلية متصلة ببعضها البعض عن طريق خيوط وسيطة أو ديزمين التي ترتبط بالقرص Z.

تتكون الخيوط السميكة والرقيقة من بروتينات. تتكون الخيوط السميكة من بروتين الميوسين. يتصل ذيل جزيء الميوسين بجزيئات الميوسين الأخرى لتشكيل المنطقة المركزية من خيوط سميكة بالقرب من الخط M ، بينما تصطف الرؤوس على جانبي الشعيرة السميكة حيث تتداخل الخيوط الرفيعة. المكون الأساسي للخيوط الرقيقة هو بروتين الأكتين. مكونان آخران للخيوط الرقيقة هما تروبوميوسين وتروبونين. يحتوي الأكتين على مواقع ملزمة لمرفق الميوسين. تسد خيوط التروبوميوسين مواقع الربط وتمنع تفاعلات الأكتين والميوسين عندما تكون العضلات في حالة راحة. يتكون التروبونين من ثلاث وحدات فرعية كروية. ترتبط وحدة فرعية واحدة بالتروبوميوسين ، وترتبط وحدة فرعية واحدة بالأكتين ، وتربط وحدة فرعية واحدة Ca2+ الأيونات.

ارتباط بالتعلم

شاهد هذه الرسوم المتحركة التي توضح تنظيم ألياف العضلات.

نموذج الانكماش الخيطي المنزلق

لكي تنقبض خلية عضلية ، يجب تقصير قسيم عضلي. ومع ذلك ، فإن الخيوط السميكة والرفيعة - مكونات الساركوميرات - لا تقصر. بدلاً من ذلك ، ينزلق أحدهما الآخر ، مما يتسبب في تقصير قسيم عضلي بينما تظل الخيوط بنفس الطول. تم تطوير نظرية الخيوط المنزلقة لتقلص العضلات لتلائم الاختلافات التي لوحظت في العصابات المسماة على قسيم عضلي بدرجات مختلفة من تقلص العضلات واسترخائها. آلية الانكماش هي ارتباط الميوسين بالأكتين ، وتشكيل الجسور المتقاطعة التي تولد حركة الخيوط (الشكل ( PageIndex {4} )).

عندما يقصر قسيم عضلي ، تقصر بعض المناطق بينما تبقى مناطق أخرى بنفس الطول. يُعرَّف القسيم العضلي بأنه المسافة بين قرصي Z متتاليين أو خطوط Z ؛ عندما تنقبض العضلة ، تقل المسافة بين أقراص Z. تحتوي المنطقة H - المنطقة الوسطى من المنطقة A - على خيوط سميكة فقط ويتم تقصيرها أثناء الانكماش. يحتوي النطاق I على خيوط رفيعة فقط ويقصر أيضًا. لا يقصر النطاق "أ" - فهو يظل بنفس الطول - ولكن نطاقات من ساركوميرات مختلفة تقترب من بعضها البعض أثناء الانكماش ، وتختفي في النهاية. يتم سحب خيوط رفيعة بواسطة خيوط سميكة باتجاه مركز قسيم عضلي حتى تقترب أقراص Z من الشعيرات السميكة. منطقة التداخل ، حيث تشغل الخيوط الرفيعة والخيوط السميكة نفس المنطقة ، تزداد كلما تحركت الشعيرات الرقيقة إلى الداخل.

ATP وتقلص العضلات

تحدث حركة تقصير العضلات عندما ترتبط رؤوس الميوسين بالأكتين وتسحب الأكتين إلى الداخل. يتطلب هذا الإجراء الطاقة ، والتي يتم توفيرها بواسطة ATP. يرتبط الميوسين بالأكتين في موقع ارتباط على بروتين الأكتين الكروي. يحتوي الميوسين على موقع ارتباط آخر لـ ATP حيث يقوم النشاط الإنزيمي بتحليل جزيء ATP إلى ADP ، مما يؤدي إلى إطلاق جزيء وطاقة فوسفات غير عضوي.

يتسبب ارتباط ATP في إطلاق الميوسين للأكتين ، مما يسمح للأكتين والميوسين بالانفصال عن بعضهما البعض. بعد حدوث ذلك ، يتم تحويل ATP المرتبط حديثًا إلى ADP والفوسفات غير العضوي ، Pأنا. يسمى الإنزيم الموجود في موقع الارتباط على الميوسين ATPase. الطاقة المنبعثة خلال التحلل المائي ATP تغير زاوية رأس الميوسين إلى وضع "الجاهزة". ثم يكون رأس الميوسين في وضع يسمح له بمزيد من الحركة ، ويمتلك طاقة كامنة ، ولكن ADP و P.أنا لا تزال مرفقة. إذا كانت مواقع ربط الأكتين مغطاة وغير متوفرة ، فسيظل الميوسين في التكوين عالي الطاقة مع تحلل ATP المائي ، ولكن لا يزال متصلاً.

إذا تم الكشف عن مواقع ربط الأكتين ، فسيتم تشكيل جسر متقاطع ؛ أي أن رأس الميوسين يمتد على المسافة بين جزيئات الأكتين والميوسين. صأنا ثم يتم إطلاقه ، مما يسمح للميوسين بإنفاق الطاقة المخزنة كتغيير توافقي. يتحرك رأس الميوسين نحو الخط M ، ويسحب الأكتين معه. عندما يتم سحب الأكتين ، تتحرك الخيوط حوالي 10 نانومتر نحو الخط M. تسمى هذه الحركة بضربة القوة ، لأنها الخطوة التي يتم فيها إنتاج القوة. عندما يتم سحب الأكتين نحو الخط M ، يقصر قسيم عضلي وتقلص العضلات.

عندما يتم "تشكيل" رأس الميوسين ، فإنه يحتوي على طاقة ويكون في تكوين عالي الطاقة. يتم إنفاق هذه الطاقة عندما يتحرك رأس الميوسين خلال شوط الطاقة ؛ في نهاية شوط الطاقة ، يكون رأس الميوسين في وضع منخفض الطاقة. بعد السكتة الدماغية ، يتم تحرير ADP ؛ ومع ذلك ، فإن الجسر المتقاطع لا يزال في مكانه ، والأكتين والميوسين مرتبطان معًا. يمكن بعد ذلك ربط ATP بالميوسين ، مما يسمح بدورة الجسر المتقاطع بالبدء مرة أخرى ويمكن أن يحدث المزيد من تقلص العضلات (الشكل ( PageIndex {5} )).

ارتباط بالتعلم

شاهد هذا الفيديو الذي يشرح كيفية الإشارة إلى انقباض العضلات.

اتصال فني

أي من العبارات التالية حول تقلص العضلات صحيحة؟

  1. تحدث شوط الطاقة عندما يتحلل ATP إلى ADP والفوسفات.
  2. تحدث السكتة الدماغية عندما ينفصل ADP والفوسفات عن رأس الميوسين.
  3. تحدث ضربة الطاقة عندما ينفصل ADP والفوسفات عن موقع الأكتين النشط.
  4. تحدث شوط الطاقة عندما يربط Ca2 + رأس الكالسيوم.

ارتباط بالتعلم

شاهد هذه الرسوم المتحركة لتقلص العضلات عبر الجسر.

البروتينات التنظيمية

عندما تكون العضلة في حالة راحة ، يتم فصل الأكتين والميوسين. لمنع الأكتين من الارتباط بالموقع النشط على الميوسين ، تحجب البروتينات التنظيمية مواقع الارتباط الجزيئي. يمنع التروبوميوسين مواقع ارتباط الميوسين على جزيئات الأكتين ، ويمنع تكوين الجسر المتقاطع ويمنع الانقباض في العضلات دون مدخلات عصبية. يرتبط التروبونين بالتروبوميوسين ويساعد على وضعه على جزيء الأكتين ؛ كما أنه يربط أيونات الكالسيوم.

لتمكين تقلص العضلات ، يجب على التروبوميوسين تغيير الشكل ، وكشف موقع ارتباط الميوسين على جزيء أكتين والسماح بتكوين الجسر المتقاطع. يمكن أن يحدث هذا فقط في وجود الكالسيوم ، والذي يتم الاحتفاظ به بتركيزات منخفضة للغاية في الساركوبلازم. في حالة وجودها ، ترتبط أيونات الكالسيوم بالتروبونين ، مما يتسبب في حدوث تغييرات توافقية في التروبونين التي تسمح للتروبوميوسين بالابتعاد عن مواقع ارتباط الميوسين في الأكتين. بمجرد إزالة التروبوميوسين ، يمكن أن يتشكل جسر متقاطع بين الأكتين والميوسين ، مما يؤدي إلى الانكماش. يستمر ركوب الدراجات عبر الجسور حتى كاليفورنيا2+ لم تعد الأيونات و ATP متوفرة ويغطي التروبوميوسين مرة أخرى مواقع الربط على الأكتين.

اقتران الإثارة، تقلص

اقتران الإثارة والتقلص هو الرابط (التحويل) بين جهد الفعل المتولد في غمد الليف العضلي وبداية تقلص العضلات. إن محفز إطلاق الكالسيوم من الشبكة الساركوبلازمية إلى الساركوبلازم هو إشارة عصبية. يتم التحكم في كل ليف عضلي هيكلي بواسطة عصبون حركي ، والذي ينقل إشارات من الدماغ أو الحبل الشوكي إلى العضلات. تسمى منطقة غمد الليف العضلي على الألياف العضلية التي تتفاعل مع الخلايا العصبية باللوحة الطرفية الحركية. يُطلق على نهاية محور العصبون اسم الطرف المشبكي ، ولا يتصل فعليًا بلوحة نهاية المحرك. تفصل مساحة صغيرة تسمى الشق المشبكي الطرف المشبكي عن لوحة نهاية المحرك. تنتقل الإشارات الكهربائية على طول محور العصبون ، الذي يتفرع عبر العضلات ويتصل بألياف عضلية فردية عند تقاطع عصبي عضلي.

تتطلب قدرة الخلايا على الاتصال كهربائيًا أن تنفق الخلايا الطاقة لإنشاء تدرج كهربائي عبر أغشية الخلايا. يتم نقل تدرج الشحنة هذا بواسطة الأيونات ، والتي يتم توزيعها بشكل تفاضلي عبر الغشاء. كل أيون له تأثير كهربائي وتأثير تركيز. تمامًا كما يختلط الحليب في النهاية مع القهوة دون الحاجة إلى التحريك ، توزع الأيونات نفسها أيضًا بالتساوي ، إذا سمح لها بذلك. في هذه الحالة ، لا يُسمح لهم بالعودة إلى حالة مختلطة بشكل متساوٍ.

يستخدم ATPase الصوديوم والبوتاسيوم الطاقة الخلوية لتحريك K.+ أيونات داخل الخلية و Na+ الأيونات بالخارج. هذا وحده يتراكم شحنة كهربائية صغيرة ، لكنه يتراكم بتدرج تركيز كبير. هناك الكثير من K.+ في الخلية والكثير من نا+ خارج الزنزانة. البوتاسيوم قادر على مغادرة الخلية من خلال K.+ القنوات المفتوحة 90٪ من الوقت ، وهي كذلك. ومع ذلك ، نا+ نادرا ما تكون القنوات مفتوحة ، لذلك نا+ يبقى خارج الزنزانة. عندما ك+ يترك الخلية ، مطيعًا تدرج تركيزها ، الذي يترك شحنة سالبة خلفه. لذلك عند الراحة ، يوجد تدرج تركيز كبير لـ Na+ لدخول الخلية ، وهناك تراكم للشحنات السالبة المتبقية في الزنزانة. هذا هو غشاء الراحة المحتملة. تعني الإمكانات في هذا السياق فصل الشحنة الكهربائية القادرة على القيام بالعمل. يقاس بالفولت ، تمامًا مثل البطارية. ومع ذلك ، فإن إمكانات الغشاء أصغر بكثير (0.07 فولت) ؛ لذلك ، يتم التعبير عن القيمة الصغيرة بالميليفولت (بالسيارات) أو 70 بالسيارات. نظرًا لأن الجزء الداخلي للخلية سلبي مقارنة بالخارج ، فإن علامة الطرح تشير إلى زيادة الشحنات السالبة داخل الخلية ، −70 mV.

إذا تغير حدث ما نفاذية الغشاء إلى Na+ الأيونات ، سوف تدخل الخلية. سيؤدي ذلك إلى تغيير الجهد. هذا حدث كهربائي ، يسمى جهد الفعل ، والذي يمكن استخدامه كإشارة خلوية. يحدث الاتصال بين الأعصاب والعضلات من خلال الناقلات العصبية. تتسبب إمكانات عمل الخلايا العصبية في إطلاق النواقل العصبية من الطرف المشبكي إلى الشق المشبكي ، حيث يمكن أن تنتشر عبر الشق المشبكي وترتبط بجزيء مستقبل على لوحة نهاية المحرك. تمتلك الصفيحة الطرفية للمحرك ثنيات مفصلية - طيات في غمد الليف العضلي التي تخلق مساحة كبيرة للناقل العصبي ليرتبط بالمستقبلات. المستقبلات هي في الواقع قنوات صوديوم تفتح لتسمح بمرور Na+ في الخلية عندما يتلقون إشارة ناقل عصبي.

الأسيتيل كولين (ACh) هو ناقل عصبي تطلقه الخلايا العصبية الحركية التي ترتبط بمستقبلات في لوحة نهاية المحرك. يحدث إطلاق الناقل العصبي عندما ينتقل جهد الفعل إلى أسفل محور العصبون الحركي ، مما يؤدي إلى تغيير نفاذية الغشاء الطرفي المشبكي وتدفق الكالسيوم. كاليفورنيا2+ تسمح الأيونات للحويصلات المشبكية بالانتقال إلى الغشاء قبل المشبكي (الموجود على العصبون) والارتباط به ، وإطلاق ناقل عصبي من الحويصلات إلى الشق المشبكي. بمجرد إطلاقه بواسطة الطرف المشبكي ، ينتشر ACh عبر الشق المشبكي إلى لوحة نهاية المحرك ، حيث يرتبط بمستقبلات ACh. عندما يرتبط ناقل عصبي ، تفتح هذه القنوات الأيونية ، و Na+ تعبر الأيونات الغشاء إلى الخلية العضلية. هذا يقلل من فرق الجهد بين داخل وخارج الخلية ، وهو ما يسمى إزالة الاستقطاب. عندما يرتبط ACh باللوحة الطرفية للمحرك ، يُطلق على هذا الاستقطاب اسم إمكانات اللوحة الطرفية. ينتشر نزع الاستقطاب بعد ذلك على طول غمد الليف العضلي ، مما يخلق جهد فعل حيث تشعر قنوات الصوديوم المجاورة لموقع نزع الاستقطاب الأولي بالتغير في الجهد والانفتاح. يتحرك جهد الفعل عبر الخلية بأكملها ، مما يؤدي إلى موجة من الاستقطاب.

يتم تكسير ACh بواسطة إنزيم acetylcholinesterase (AChE) إلى أسيتيل وكولين. يوجد AChE في الشق المشبكي ، مما يؤدي إلى تحطيم ACh بحيث لا يظل مرتبطًا بمستقبلات ACh ، مما يؤدي إلى تقلص عضلي ممتد غير مرغوب فيه (الشكل ( PageIndex {6} )).

اتصال فني

غاز الأعصاب القاتل السارين يثبط بشكل لا رجعة فيه أستيراز الكولين. ما هو تأثير السارين على تقلص العضلات؟

بعد إزالة الاستقطاب ، يعود الغشاء إلى حالة الراحة. وهذا ما يسمى إعادة الاستقطاب ، حيث يتم إغلاق قنوات الصوديوم ذات الجهد الكهربائي. تستمر قنوات البوتاسيوم بتوصيل 90٪. نظرًا لأن غشاء البلازما الصوديوم والبوتاسيوم ATPase دائمًا ما ينقل الأيونات ، يتم استعادة حالة الراحة (مشحونة سالبة من الداخل بالنسبة إلى الخارج). الفترة التي تلي انتقال النبضة مباشرة في العصب أو العضلة ، والتي تستعيد فيها الخلية العصبية أو الخلية العضلية قدرتها على نقل نبضة أخرى ، تسمى فترة الانكسار. خلال فترة المقاومة ، لا يمكن للغشاء أن يولد جهد فعل آخر. تسمح فترة الانكسار للقنوات الأيونية الحساسة للجهد بالعودة إلى تكوينات الراحة الخاصة بها. يتحرك ATPase الصوديوم باستمرار Na+ التراجع عن الزنزانة و K.+ مرة أخرى في الخلية ، و K.+ تتسرب تاركة وراءها شحنة سالبة. وبسرعة كبيرة ، يستقطب الغشاء مرة أخرى ، بحيث يمكن إزالته مرة أخرى.

السيطرة على توتر العضلات

يبدأ التحكم العصبي في تكوين جسور الأكتين والميوسين المتقاطعة ، مما يؤدي إلى تقصير قسيم عضلي متضمن في تقلص العضلات. تمتد هذه الانقباضات من الألياف العضلية عبر النسيج الضام لسحب العظام ، مما يتسبب في حركة الهيكل العظمي. يسمى الشد الذي تمارسه العضلة بالتوتر ، ويمكن أن يختلف مقدار القوة الناتجة عن هذا التوتر. يتيح ذلك للعضلات نفسها تحريك الأشياء الخفيفة جدًا والأشياء الثقيلة جدًا. في الألياف العضلية الفردية ، يعتمد مقدار التوتر الناتج على منطقة المقطع العرضي للألياف العضلية وتكرار التحفيز العصبي.

يحدد عدد الجسور المتقاطعة المتكونة بين الأكتين والميوسين مقدار التوتر الذي يمكن أن تنتجه الألياف العضلية. يمكن أن تتشكل الجسور المتقاطعة فقط في الأماكن التي تتداخل فيها الخيوط السميكة والرفيعة ، مما يسمح للميوسين بالارتباط بالأكتين. إذا تم تشكيل المزيد من الجسور المتقاطعة ، فسوف يسحب المزيد من الميوسين الأكتين ، وسيتم إنتاج المزيد من التوتر.

الطول المثالي للقسيم العضلي أثناء إنتاج الحد الأقصى من التوتر يحدث عندما تتداخل الخيوط السميكة والرقيقة إلى أقصى درجة. إذا امتد قسيم عضلي أثناء الراحة إلى ما بعد طول الراحة المثالي ، فإن الخيوط السميكة والرقيقة لا تتداخل إلى أقصى درجة ، ويمكن أن تتشكل عدد أقل من الجسور المتقاطعة. ينتج عن هذا عدد أقل من رؤوس الميوسين التي تسحب الأكتين ، وينتج توتر أقل. عندما يتم تقصير قسيم عضلي ، يتم تقليل منطقة التداخل مع وصول الخيوط الرفيعة إلى المنطقة H ، والتي تتكون من ذيول الميوسين. نظرًا لأن رؤوس الميوسين هي التي تشكل جسورًا متقاطعة ، فلن يرتبط الأكتين بالميوسين في هذه المنطقة ، مما يقلل من التوتر الناتج عن الألياف العضلية هذه. إذا تم تقصير قسيم عضلي أكثر ، تبدأ الخيوط الرفيعة في التداخل مع بعضها البعض - مما يقلل من تكوين الجسر المتقاطع أكثر ، وينتج توترًا أقل. على العكس من ذلك ، إذا تمدد القسيم العضلي العضلي إلى النقطة التي لا تتداخل فيها الخيوط السميكة والرقيقة على الإطلاق ، فلن يتم تكوين جسور متقاطعة ولا ينتج توتر. لا يحدث هذا القدر من التمدد عادةً لأن البروتينات الملحقة ، والأعصاب الحسية الداخلية ، والنسيج الضام يعارض التمدد الشديد.

المتغير الأساسي الذي يحدد إنتاج القوة هو عدد الألياف العضلية داخل العضلة التي تتلقى جهد فعل من العصبون الذي يتحكم في تلك الألياف. عند استخدام العضلة ذات الرأسين لالتقاط قلم رصاص ، فإن القشرة الحركية للدماغ تشير فقط إلى عدد قليل من الخلايا العصبية في العضلة ذات الرأسين ، ولا يستجيب سوى عدد قليل من الألياف العضلية. في الفقاريات ، يستجيب كل ليف عضلي بشكل كامل إذا تم تحفيزه. عند التقاط البيانو ، تقوم القشرة الحركية بإشارات جميع الخلايا العصبية في العضلة ذات الرأسين وكل ليف عضلي يشارك. هذا قريب من الحد الأقصى للقوة التي يمكن أن تنتجها العضلة. كما ذكرنا سابقًا ، يمكن أن تؤدي زيادة وتيرة جهود الفعل (عدد الإشارات في الثانية) إلى زيادة القوة أكثر قليلاً ، لأن التروبوميوسين مغمور بالكالسيوم.

ملخص

يحتوي الجسم على ثلاثة أنواع من الأنسجة العضلية: العضلات الهيكلية ، وعضلة القلب ، والعضلات الملساء. يحدث تقلص العضلات عندما تقصر الأورام اللحمية ، حيث تنزلق الخيوط السميكة والرقيقة مع بعضها البعض ، وهو ما يسمى نموذج الخيوط المنزلقة لانقباض العضلات. يوفر ATP الطاقة لتشكيل الجسر المتقاطع وانزلاق الشعيرة. تتحكم البروتينات التنظيمية ، مثل تروبونين وتروبوميوسين ، في تكوين الجسر المتقاطع. يقوم اقتران الإثارة والتقلص بتحويل الإشارة الكهربائية للخلايا العصبية ، عبر أستيل كولين ، إلى إشارة كهربائية على غشاء العضلات ، والتي تبدأ في إنتاج القوة. يحدد عدد الألياف العضلية المنقبضة مقدار القوة التي تنتجها العضلة بأكملها.

اتصالات فنية

[رابط] أي من العبارات التالية حول تقلص العضلات صحيحة؟

  1. تحدث شوط الطاقة عندما يتحلل ATP إلى ADP والفوسفات.
  2. تحدث السكتة الدماغية عندما ينفصل ADP والفوسفات عن رأس الميوسين.
  3. تحدث ضربة الطاقة عندما ينفصل ADP والفوسفات عن موقع الأكتين النشط.
  4. تحدث السكتة الدماغية عند Ca2+ يربط رأس الكالسيوم.

[رابط] ب

[رابط] غاز الأعصاب القاتل السارين يمنع بشكل لا رجعة فيه acetycholinesterase. ما هو تأثير السارين على تقلص العضلات؟

[رابط] في وجود السارين ، لا يتم إزالة الأسيت كولين من المشبك ، مما يؤدي إلى التحفيز المستمر لغشاء البلازما العضلي. في البداية ، يكون نشاط العضلات مكثفًا وغير متحكم فيه ، لكن التدرجات الأيونية تتبدد ، لذا فإن الإشارات الكهربائية في الأنابيب التائية لم تعد ممكنة. والنتيجة هي شلل يؤدي إلى الوفاة بالاختناق.

راجع الأسئلة

في حالة استرخاء العضلات ، يتم حظر موقع ربط الميوسين في الأكتين بواسطة ________.

  1. تيتين
  2. تروبونين
  3. الميوغلوبين
  4. تروبوميوسين

د

يسمى غشاء الخلية للألياف العضلية ________.

  1. ليفي عضلي
  2. غمد الليف العضلي
  3. ساركوبلازم
  4. خيوط عضلية

ب

تسترخي العضلة إذا لم تصل إشارة عصبية جديدة. ومع ذلك ، فإن الناقل العصبي من التحفيز السابق لا يزال موجودًا في المشبك. يساعد نشاط ________ على إزالة هذا الناقل العصبي.

  1. الميوسين
  2. إمكانات العمل
  3. تروبوميوسين
  4. أستيل كولينستراز

د

تعتمد قدرة العضلة على توليد التوتر فورًا بعد التحفيز على:

  1. تفاعل الميوسين مع الخط M.
  2. تداخل الميوسين والأكتين
  3. مرفقات الأكتين بالخط Z.
  4. لا شيء مما بالأعلى

د

إستجابة مجانية

كيف يمكن أن تتأثر تقلصات العضلات إذا استنفد ATP تمامًا في ألياف العضلات؟

نظرًا لأن ATP مطلوب لتحرر الميوسين من الأكتين ، فستظل العضلات متقلصة بشكل صارم حتى يتوفر المزيد من ATP لإطلاق الميوسين عبر الجسر. هذا هو السبب في أن الفقاريات الميتة تخضع لصلابة الموت.

ما هي العوامل التي تساهم في مقدار التوتر الناتج في الألياف العضلية الفردية؟

منطقة المقطع العرضي ، وطول الألياف العضلية في حالة الراحة ، وتكرار التحفيز العصبي.

ما هو تأثير انخفاض الكالسيوم في الدم على الخلايا العصبية؟ ما هو تأثير انخفاض الكالسيوم في الدم على عضلات الهيكل العظمي؟

لن تكون الخلايا العصبية قادرة على إطلاق ناقل عصبي بدون الكالسيوم. يتم تخزين الكالسيوم في عضلات الهيكل العظمي ولا تحتاج إلى أي من الكالسيوم من الخارج.

قائمة المصطلحات

الأكتين
بروتين مقلص كروي يتفاعل مع الميوسين لتقلص العضلات
أستيل كولينستراز
إنزيم (AChE) الذي يكسر ACh إلى أسيتيل وكولين
عضلة القلب
نسيج عضلي موجود في القلب فقط. تضخ تقلصات القلب الدم في جميع أنحاء الجسم وتحافظ على ضغط الدم
محرك نهاية اللوحة
غمد الليف العضلي الذي يتفاعل مع العصبون
ليفي عضلي
هياكل أسطوانية طويلة موازية للألياف العضلية
خيوط عضلية
الهياكل الصغيرة التي تشكل اللييفات العضلية
الميوسين
بروتين مقلص يتفاعل مع الأكتين لتقلص العضلات
غمد الليف العضلي
غشاء البلازما من ألياف العضلات والهيكل العظمي
ساركومير
الوحدة الوظيفية للعضلات الهيكلية
أنسجة العضلات والهيكل العظمي
تشكل عضلات الهيكل العظمي ، والتي ترتبط بالعظام وتتحكم في الحركة وأي حركة يمكن التحكم فيها بوعي
العضلات الملساء
يحدث النسيج في جدران الأعضاء المجوفة مثل الأمعاء والمعدة والمثانة البولية وحول الممرات مثل الجهاز التنفسي والأوعية الدموية
خيوط سميكة
مجموعة من جزيئات الميوسين
خيوط رفيعة
جرح اثنين من بوليمرات الأكتين مع تروبوميوسين وتروبونين
تروبوميوسين
يعمل على منع مواقع ارتباط الميوسين على جزيئات الأكتين ، ويمنع تكوين الجسر المتقاطع ويمنع الانقباض حتى تتلقى العضلات إشارة عصبية
تروبونين
يرتبط بالتروبوميوسين ويساعد على وضعه على جزيء الأكتين ، كما أنه يربط أيونات الكالسيوم


شاهد الفيديو: كيف يحدث الإنقباض العضلي Physiology of muscles contraction neuromuscular junction (ديسمبر 2022).