Бұлшық ет жиырылуының биофизикасы презентация

Бұлшық ет жиырылуының биофизикасы

Сұрақтары Бұлшық ет құрылысы Бұлшықет биомеханикасы Хилл теңдеуі Бұлшықет жиырылуының моделденуі

Адам ағзасында 600-ден аса бұлшық ет бар. Олар құрылысы, пішіні, қасиеттері мен қызметі жағынан әртүрлі.   Адамның бұлшық еттері құрылымдық ерекшеліктеріне байланысты 3 түрге бөлінеді:  1.Қаңқа (көлденең жолақты) бұлшық ет ұлпасы;  2.Жүректің көлденең жолақты бұлшық ет ұлпасы;  3.Бірыңғай салалы бұлшық ет ұлпасы. Қаңқа бұлшық еттері тірек-қимыл аппаратының белсенді элементтері болып табылады. Көлеміне келетін болсақ, адам ағзасындағы ең үлкен ұлпаны құрайды. Олардың жасушаларында (талшықтарында) көптеген ядролары болады және жасушаларының ұзындықтары 10 сантиметрден асуы мүмкін.

Бұл серпімді, иілгіш ұлпа адамның және жануарлардың қаңқа бұлшықетін түзеді. Ол әртүрлі қозғалыстарды жүзеге асыруға арналған: дене қозғалысы, дауыс желбезегінің жиырылуы, тыныс алу. Мұндай бұлшықеттер адамның өз қалауы бойынша, ерікті түрде жиырыла алады және қаңқамен бірігіп, тірек-қимыл жүйесін құрайды. Қаңқа элементтерін қозғалысқа әкелетін қаңқа бұлшықеттері көлденең жолақты бұлшықет ұлпаларына жатады. Ұлпаның мұндай атауы шамамен белгілі-бір ретпен орналасқан, ақ және қара жолақтардың кезектесуінен туындаған. Қаңқа бұлшықеттері өте жылдам жиырылады және тез шаршайды. Бұндай бұлшықеттердің жұмысы біздің санамызбен басқарылады. Бұл серпімді, иілгіш ұлпа адамның және жануарлардың қаңқа бұлшықетін түзеді. Ол әртүрлі қозғалыстарды жүзеге асыруға арналған: дене қозғалысы, дауыс желбезегінің жиырылуы, тыныс алу. Мұндай бұлшықеттер адамның өз қалауы бойынша, ерікті түрде жиырыла алады және қаңқамен бірігіп, тірек-қимыл жүйесін құрайды. Қаңқа элементтерін қозғалысқа әкелетін қаңқа бұлшықеттері көлденең жолақты бұлшықет ұлпаларына жатады. Ұлпаның мұндай атауы шамамен белгілі-бір ретпен орналасқан, ақ және қара жолақтардың кезектесуінен туындаған. Қаңқа бұлшықеттері өте жылдам жиырылады және тез шаршайды. Бұндай бұлшықеттердің жұмысы біздің санамызбен басқарылады.

Бұлшықеттің үшінші түрі – бірыңғай салалы бұлшықет. Бірыңғай салалы бұлшықет ішкі мүшелер: қан және лимфа тамырлары, несепағар түтігі, асқорыту жолы (асқазан мен ішек қабырғалары) қуысын астарлап жатады. Бірыңғай салалы бұлшықет жасушалары бұлшықеттің басқа түрлерінен құрылысы мен қызметі жағынан ерекшеленеді. Бірыңғай салалы бұлшықет бір ядролы салыстырмалы түрде ұсақ бұлшықет жасушаларынан – ұршық тәрізді миоциттерден тұрады.  Олардың баяу және ұзақ жиырылуы еріксіз, яғни адам қалауына байланыссыз жүреді. Бұлшықеттің үшінші түрі – бірыңғай салалы бұлшықет. Бірыңғай салалы бұлшықет ішкі мүшелер: қан және лимфа тамырлары, несепағар түтігі, асқорыту жолы (асқазан мен ішек қабырғалары) қуысын астарлап жатады. Бірыңғай салалы бұлшықет жасушалары бұлшықеттің басқа түрлерінен құрылысы мен қызметі жағынан ерекшеленеді. Бірыңғай салалы бұлшықет бір ядролы салыстырмалы түрде ұсақ бұлшықет жасушаларынан – ұршық тәрізді миоциттерден тұрады.  Олардың баяу және ұзақ жиырылуы еріксіз, яғни адам қалауына байланыссыз жүреді.

Бұлшықеттер адам ағзасындағы әр түрлі қозғалыстарды қамтамасыз ететін тірек-қимыл жүйесінің белсенді бөлігі. Бұлшықеттің қатысуымен адам кеңістікте қозғалып, дененің тепе-теңдігін сақтайды. Кеуде қуысын құрайтын қабырғалардың арасындағы бұлшықеттер мен көкет (кеуде мен құрсақ қуысын бөліп тұратын ет) тыныс алу қозғалысына қатысады. Жұтыну, дауыстың шығуы, көздің қозғалуы, ішкі мүшелер жұмыстарының барлығы бұлшықеттердің жиырылу, босаңсу әсерінен болады. Сүйектермен бірлесіп денеге пішін беріп, денені тік ұстауға көмектеседі Бұлшықеттер адам ағзасындағы әр түрлі қозғалыстарды қамтамасыз ететін тірек-қимыл жүйесінің белсенді бөлігі. Бұлшықеттің қатысуымен адам кеңістікте қозғалып, дененің тепе-теңдігін сақтайды. Кеуде қуысын құрайтын қабырғалардың арасындағы бұлшықеттер мен көкет (кеуде мен құрсақ қуысын бөліп тұратын ет) тыныс алу қозғалысына қатысады. Жұтыну, дауыстың шығуы, көздің қозғалуы, ішкі мүшелер жұмыстарының барлығы бұлшықеттердің жиырылу, босаңсу әсерінен болады. Сүйектермен бірлесіп денеге пішін беріп, денені тік ұстауға көмектеседі

Бұлшықеттің құрылысы:

Қозу ет талшығы сарколеммасын бойлай әртүрлі жылдамдыкпен тарайды. Қозу ет талшығы сарколеммасын бойлай әртүрлі жылдамдыкпен тарайды. қаңқа етінде секундіне 3,5-14 м; жүрек етінде 0,9-1 м; бірыңғай салалы етте 0,5 мм-ден 5-10 см.

Бұлшыетті талшықтың миофибриллалары кескінделген

Саркомердің микроқұрылымы

Саркомер — бұл көлденең қимасы гексагоналды орналасқан жұқа және қалың жіпшелердің реттелген жүйесі болып табылады. Саркомер — бұл көлденең қимасы гексагоналды орналасқан жұқа және қалың жіпшелердің реттелген жүйесі болып табылады. Қалың жіпшенің қалыңдығы 12 нм және ұзындығы 1,5 мкм, ол ақуыз бен миозиннен тұрады. Жұқа жіпшенің диаметрі 8 нм, ұзындығы 1 мкм және Z-дискісіне бір жағына жалғанған актин ақуызынан тұрады.

Жіпшелердің орналасуының негізгі моделдері: Актин және миозин жіпшелерінің ұзындығы жиырылғанда өзгермейді. Саркомердің жиырылғандағы ұзындығының өзгерісі дегеніміз актин және миозин жіпшелерінің көлденең ығысуының салыстырмалы қорытындысы. Миозиннен бөлінген көлденең көпірлер кешендік актиннің орталығымен қосыла алады. Көпірлер актинге бір мезгілде жалғанбайды.

Бұлшықеттердің жиырылуы Ал актиндік жіпшелердің қозғалуы негізгі миофибрил ақуыздарының – миозиннің, актиннің, тропомиозиннің және тропониннің өзара әрекеттесуі нәтижесінде іске асады. Саркомердің қысқаруы АТФ- тың гидролизі және Са² қатысуымен жүреді. Яғни Са² бұлшықеттердің жиырылуы процесінің физиологиялық реттеушісі болып табылады. Нервтік импульс → деполяризация → Са² → тропонин → тропоминоз → актин → миозин →актомиозин → Са² ыдырауы Са² АТФ-аза → эндоплазмалық ретикулум.

Нервтік импульс мембрананың деполяризациясын туғызып Са² эндоплазмалық ретикулумнан босап шығуына жағдай жасайды. Са² тропонинимен байланысып оның конформациясын өзгертеді, бұл өзгеріс әрі қарай торпомиозинге және актинге жетеді. Миозинмен актин әрекеттесіп, АТФ гидролизге ұшырайды. Сонан соң Са² босайды, тропомиозин актиннің миозинмен байланысуын тежейді. Соның арқасында бұлшықеттің жиырылуы тоқтап, қайтадан орнына келеді. Са² цитоплазмадан қайтадан эндоплазмалық ретикулумге енуі АТФ-аза насосы арқылы іске асады. Ол үшін энергия жұмсалады. Нервтік импульс мембрананың деполяризациясын туғызып Са² эндоплазмалық ретикулумнан босап шығуына жағдай жасайды. Са² тропонинимен байланысып оның конформациясын өзгертеді, бұл өзгеріс әрі қарай торпомиозинге және актинге жетеді. Миозинмен актин әрекеттесіп, АТФ гидролизге ұшырайды. Сонан соң Са² босайды, тропомиозин актиннің миозинмен байланысуын тежейді. Соның арқасында бұлшықеттің жиырылуы тоқтап, қайтадан орнына келеді. Са² цитоплазмадан қайтадан эндоплазмалық ретикулумге енуі АТФ-аза насосы арқылы іске асады. Ол үшін энергия жұмсалады.

Электромеханикалық түйінделу – бұл сарколеммадағы (жасушалық мембрананың) әсер потенциалының пайда болуынан басталып бұлшықеттің жиырылуымен аяқталатын тізбектелген үрдістер циклы. Электромеханикалық түйінделу – бұл сарколеммадағы (жасушалық мембрананың) әсер потенциалының пайда болуынан басталып бұлшықеттің жиырылуымен аяқталатын тізбектелген үрдістер циклы. Үрдістердің тізбектелуінің бұзылуы патологиялық өзгерісті немесе өлу қаупін туғызады. Бұл үрдістің негізгі этаптары суретте көрсетілген.

Кардиомиоциттегі электромеханикалық түйінделудің схемасы

Бұлшық ет жиырылуының негізгі сипаттамалары жиырылудың бірлік қуаты мен бұлшық ет күші арқылы өрнектеуге болады. Сонымен қатар қысқару жылдамдығы ; механикалық жұмыс – Рх; пайдалы қуат Р, жылу өнімі qx, толық жұмыс Бұлшық ет жиырылуының негізгі сипаттамалары жиырылудың бірлік қуаты мен бұлшық ет күші арқылы өрнектеуге болады. Сонымен қатар қысқару жылдамдығы ; механикалық жұмыс – Рх; пайдалы қуат Р, жылу өнімі qx, толық жұмыс W=Px+A арқылы да сипатталады.

Бұлшықет жиырылуның түрлері

Жиырылу кезінде бұлшықеттің эффективті жұмысы жасалған жұмыстың жұмсалған энергияға Е қатынасымен анықталады: Жиырылу кезінде бұлшықеттің эффективті жұмысы жасалған жұмыстың жұмсалған энергияға Е қатынасымен анықталады:

Барлық бұлшықет жасушасында кардиомиоцит сияқты түйінделу үрдісі жүрмейді. Себебі қаңқа бұлшықетінде жылуқандық әсер потенциалы қысқа (2-3 мс) және онда кальций иондарының ақырындап жүретін ағыны болмайды. Бұл жасушаларда көлденең түтікшелердің Т-жүйесі жоғары дамыған, жүйе арқылы өтетін деполяризация уақытында мембраналық потенциалдың өзгерісі саркоплазматикалық ретикулум СР мембранасына беріліп, Са2+ иондары босап шығып, ары қарай жиырылу белсенділігі жүреді (3, 4, 5). Барлық бұлшықет жасушасында кардиомиоцит сияқты түйінделу үрдісі жүрмейді. Себебі қаңқа бұлшықетінде жылуқандық әсер потенциалы қысқа (2-3 мс) және онда кальций иондарының ақырындап жүретін ағыны болмайды. Бұл жасушаларда көлденең түтікшелердің Т-жүйесі жоғары дамыған, жүйе арқылы өтетін деполяризация уақытында мембраналық потенциалдың өзгерісі саркоплазматикалық ретикулум СР мембранасына беріліп, Са2+ иондары босап шығып, ары қарай жиырылу белсенділігі жүреді (3, 4, 5).

Көрсетілген үрдістер 4- суретте бейнеленген

Түрлі бұлшықет жасушасында Са 2+ иондары және ішкі жасушалық депо- саркоплазматикалық ретикулумды босатады және жиырылу белсенділігі арта отырып жүреді. Түрлі бұлшықет жасушасында Са 2+ иондары және ішкі жасушалық депо- саркоплазматикалық ретикулумды босатады және жиырылу белсенділігі арта отырып жүреді. Қаңқа бұлшықеттің жиырылуының дамуындағы алғашқы бөгелуі 20 мс, ал жүректе – бірнеше есеп көп ( 100 мс-ке дейін) болады.

Бұлшық ет серпімділік, тұтқырлық, созылғыштық тәрізді механикалық және т.б. қасиеттеріне байланысты бұлшықеттің адам ағзасында алатын ролі үлкен болып саналады. Бұлшық ет серпімділік, тұтқырлық, созылғыштық тәрізді механикалық және т.б. қасиеттеріне байланысты бұлшықеттің адам ағзасында алатын ролі үлкен болып саналады. Бұлшық ет жұмысының бұзылуы (мысалы, өкпенің, жүректің функциясы) патологиялық өзгеріске, яғни әртүрлі аурулардың тууына себепші болады.