Сабақтың жоспары Бұлшық ет түрлері. Бұлшықет талшықтарының құрылысы. Бұлшық еттің жиырылуы және оның түрлері
Бұлшық еттің жиырылуы және оның түрлері
жүктеу/скачать 1,08 Mb.
|
7 Практикалық сабақ БҰЛШЫҚ ЕТ БИОФИЗИКАСЫ
- Бұл бет үшін навигация:
- Изометриялық жиырылу
| Бұлшық еттің жиырылуы және оның түрлері
Бұлшықеттер жиырылуы кезде актин мен миозин талшықтарының ұзындығы өзгермейді, тек олардың бір – біріне қатынасы ғана өзгеріске ұшырайды: жіңішке талшықтар қалын қабаттардың кеңістіктерінің арасына жылжиды. Бұл жағдайда A дискісінің ұзындығы өзгеріссіз қалады, I дискі қысқарады, ал H жолақ тобы дерлік жоғала түседі. Бұл сырғу қалың және жіңішке жіптер арасында көлденең көпірлердің пайда болуына байланысты болады. Жиырылу барысында, саркомердің ұзындығы шамамен 2,5-1,7 мкм дейін өзгеруі мүмкін. Жоғарыда айтылғандай, миозин жіпшенің көп ұштары бар, оларда актинге байланыса алады. Өз кезегінде, актин жіпшенің басында миозиндер бар (7-сурет). Тыныштық күйде бұлшықет жасушаларының орталықтары тропомиозин молекулалармен бекітілген және осы молекулалар жіңішке-қалын жіпшелердің байланысуына кедергі тудырады. Бұлшық еттің қозғалыс белсенділігі миоплазма құрамында Са2+ және АТФ болғанда ғана жүзеге асырылады. Ал, тыныштық күйінде, олар саркоплазмалық ретикулумда болады. 7 -сурет. Актин жіпшесінде миозин көпірлерінің кезектескен жиырылу және босаңсу процесстері өтеді. Ол белсенді актинді филамент пен тропомиозинді жіпшемен байланысқан. Тропонинді комплекс құратын суббірлік Са2+ ионымен байланыса алады. Осындай байланыс пайда болғанда тропонин тропомиозинге әсер етеді; тропомиозин актинді филаментте миозин үшін белсенді орталықты босатады. Мұндай процесте бұлшық ет қысқара бастайды. Кальций иондары белсенді актинді орталықтарынан блокаданы бұзғаннан соң миозинді бастар олармен әрекеттеседі – олар саркомер орталығына қарай жылжиды. Миозин актинді жіпшеге бекітіліп, өз талшығының бойына иіледі, актинді жіпше бойында миозинді жіпше бір қадамға ығысады, яғни, шамамен 10нм-ге (8-сурет). Актин өз кезегінде АТФаза ретінде миозиннің АТФ гидролиздеу қызметін белсендіреді. Демек , миозин молекуласының бастары жуан жіпшелер мен жіңішке жіпшелерді байланыстырып қоймай, АТФ гидролизіне қатысады. Актин жіпшесінің бойындағы миозин бастарының соңында миозин молекуласына жаңа АТФ молекуласы қосылады. Келесі АТФ гидролизінде миозин молекуласының алғашқы конформациясына қайтуы байқалады, бұл оның актин жіпшесіне қайта қосылуына мүмкіндік береді, бірақ алғашқы әрекеттесуге қарағанда саркомер орталыққа жақын орналасады. Егер миоплазмада АТФ жеткіліксіздігі болса, онда бұлшық еттің некрозы байқалады. Оған мысал ретінде мәйіт бұлшығының ыдыратылуы болады себебі, АТФ жоғалған кезде өлімнің алғашқы белгісі бұлшықтардың босаңсуынан байқалады, нәтижесінде көлденең көпірлер ажырайды. Бұлшық ет жиырылуы үшін АТФ гидролизі қажет, бұлшық еттің жиырылу қызметінің ПӘК–і шамамен 20%, сондықтан жұмыс жасаушы бұлшық еттің бесінші бөлігі химиялық энергиядан механикалыққа айналады, ал 80% жылу түрінде бөлінеді. Бұлшық еттердегі энергиялық процесстер ұзақ әрі, біртекті жұмыс кезінде бірдей болмайды. Қысқа уақытты бұлшық ет қысқаруы талшықтағы АТФ қорының есебінен өтеді, өз кезегінде ұзақ уақытты бұлшық ет жиырылуы үнемі АТФ толықтырылуын талап етеді, ол үшін жұмыстың атқарылуы кезінде тотығу тотықсызданудың фосфорлену процесстері өтуі тиіс. 8 -сурет. Бұлшық ет жиырылуының: изотониялық, изометриялық және анизотоникалық (ауксотониялық) деген үш түрі болады(9-сурет). Изотониялық (грек тілінде isos — бірдей, тең, tonos — ширығу, деген мағына береді) жиырылу (ширықпай жиырылу) кезінде ет талшықтарының ширығу деңгейі өзгермей, тек оның ұзындығы қысқарады. Тәжірибе жағдайында изотониялық жиырылу оқшауланған бұлшық етке аз ғана жүк іліп, электр тоғымен тітіркендірген кезде байқалады. Изометриялық жиырылу (грек тілінде isos — бірдей, mews — өлшем) жағдайында бұлшық еттің үзындығы өзгермей, тек ширығу деңгейі артады (қысқармай жиырылу). Тәжірибе жағдайында жиырылудың бұл түрі оқшауланған бұлшық етке тым ауыр жүк іліп, тітіркендіргенде байқалады. Табиғи жағдайда таза изотониялық немесе таза изометриялық жиырылулар кездеспейді. Изотоникалық жиырылуда бұлшық ет тұрақты сыртқы қысым күшінен қысқарады. Жылдам бұлшық ет қысқаруы босаңсуымен ауысады. Денеде бүлшық еттің екі үшы сүйек рычагына бекіген, сондықтан ол жиырылған кезде өзі әсер ететін мүшенің салмағына тең кедергіні немесе кереғар еттердің қарсылығын жеңу керек. Демек, әрекет үстінде ет талшығы әрі ширығады әрі қысқарады. Бұлшық еттің ширығу деңгейі мен үзындығын өзгерте жиырылуын ауксотониялъщ жиырылу деп атайды. Қимыл әрекет үстінде еттер ауксотониялық жиырылу жағдайында болады, бірақ онда, не изотониялық, не изометриялық жиырылу басымырақ келеді. Бұлшық еттің жиырылу ырғағы тітіркендіргіш күшіне және тітіркендіру жиілігіне байланысты. Мысалы, жиілігі 6-8 Гц-тен аспайтын тікелей (еттің өзін) немесе жанама (жүйкені) тітіркендіруге баяу әрекетті талшықтардан құралған бүлшық ет дара жиырылумен жауап береді. Өйткені тітіркендіру аралығында босанып шыққан кальций иондары қайтадан саркоплазмалық торға еніп үлгереді. Мұндай дара жиырылулар тітіркендірген соң бірден басталмай, жасырын (латенттік) кезең деп аталатын біршама уақыттан кейін бастал ады. Бақаның балтыр етінде бұл мерзім 0,01 с. Осыдан кейін еттің 0,04 с созылатын жиырылу сатысы және 0,05 с созылатын босаңсу сатысы байқалады. Демек, дара жиырылуды бейнелейтін қисық сызықта үш кезең: жасырын, жиырылу және босаңсу кезендері бейнеленеді. Босаңсудан кейін қисық сызықта майда толқындар байқалады. Бұл ет талшықтарының оралымдығына байланысты құбылыс. Бұлшықеттің изометриялық және изотоникалық түрлерінің жиырылуы тек лабораториялық жағдайда ғана зерттеледі, ал табиғи жағдайда олардың тек бір түрін ғана кездестіруге болады. Миокардтың қарыншаларының систоласының белгілі бір фазасында (клапандардың жабылу кезі) изометриялық жиырылу жүреді. Жақтардың түйіскен күйінде, шайнағыш бұлшықеттерде өте күшті қысым пайда болады, себебі, изометриялық жиырылу процесі жүруде. Ал, изотониялық режимде, керісінше адамның иығының бицепсі жиырылуы жүреді. Алайда, дененің кеңістіктегі іс-қимылдары мен бөліктерін қамтамасыз ететін динамикалық көрсеткіштері, анизотониялық (ауксотониялық) жиырылу түріне байланысты жүреді. Жоғарыда айтылғандай, бұлшықеттердің электрлік ынталандыруы (немесе сыртқы тітіркенуі), бұлшықеттердің жиырылуына әкеледі. Жиырылу барысында, бұлшықеттердің күші арта түсуі мүмкін. Бұлшықеттің жиырылу күші, келесі теңдеу арқылы сипатталады: F = F - бұл бұлшықеттің арту күші, T - бұлшықеттің жиырылу уақыты. Қаңқа бұлшықеттерінің екі жиырылу түрін ажыратамыз: бір ретті және тетаникалық. Алғашқысы, бір ретті тітіркендіргішке жауап кезіңде пайда болады. Осы түрде, айқын 2 кезеңді аңықтап қарастырады: 1) кернеу (қысқару) және 2) босаңсу (ұзару). Бір ретті тітіркену электрлік импульспен салыстырғанда шамамен 15 мсек баяу (кешігіп) жүреді, ал, максимальды көрсеткішіне шамамен 40 мсек жетеді. Кейін шамамен 50 мсек нөлге дейін төмендейді(9а-сурет). Сигналдардың жиілігін (бұлшықет жиырылуын) арттыруы арқылы, олардың күшінің күшейтілуі арта түсуі мүмкін (9б,в-сурет). а) б)
в) 9а,б,в - сурет. t1 және t2 уақыт аралығында тітіркендіру арқылы туындаған екі жиырылудың графигі. Бұлшық ет талшығының жедел және баяу түрі, жылдамдыққа байланысты: жылдам және баяу бұлшық еттер болып бөлінеді. Бұлшық еттердің ішінде жылдам – көз алмасының қимылдатқыш бұлшықтары болып саналады (300 Гц), себебі олардың бір текті жиырылудың кернеу кезеңі 7-10 мс құрайды. Ең баяу қозғалатын бұлшық ет камбала тәрізді (30 Гц) бұлшық еттердің қысқаруы 50-100 мс созылады. Баяу жиырылуда 10 Гц-тен төмен, ал жылдам жиілік 50 Гц-ке жетеді. Бір ретті жиырылу режимінде бұлшықеттер ұзақ уақыт бойы жұмыс істей алады, бірақ олардың амплитудалық көрсеткіші максималды сыйымдылығынан әрқашан аз болады. Тетаникалық жиырылу кезіңде, белгілі ырғақтық тітіркенуде анықталған жиілікте, жауап қайтаруда болатын жиырылуды айтады. Бұлшықет бір ретті жиырылумен салыстырғанда 2-4 есе күштірек жиырылады. Жеткілікті жоғары жиілікте жеке тітіркендіргіштер бір-бірімен біріктіріліп, тұрақты күш қалыптастырады. Осы жиырылу режимі тісшелі тетанус деп аталады(10-сурет, 2 график). Ал, бұлшық еттің үлкен жиілікпен тітіркенуі, уақыт бойынша тұрақты күшті дамытады. Бұлшықеттің бұл режимі жазық (тегіс) тетанус деп аталады. (10 сурет, 3-график). Яғни, тітіркендіргіш жиілігінің жоғарылауына қарай алдымен тісшелі тетанус дамиды, тітіркендіргіш арасындағы қашықтық бұлшық еттің қысқару кезеңінен төмен болса, жазық тетанус дамиды. 10 -сурет. Бір ретті жиырылудың графигі – 1, тісшелі тетанус - 2, жазық (тегіс) тетанус – 3 Бұлшықет талшығының үш түрі бар, олар қысқару жылдамдығымен және шаршауға төзімділікпен ерекшеленеді. Баяу қысқару - бұл «I типті» бұлшықет, мұны, қызыл талшықтар деп атайды. Олар шамамен 110 мс жиырылады, бірақ шаршаулыққа өте төзімді болып келеді. Себебі, олар аэробты болады және АТФ қалыптастыру үшін оттегін пайдаланады. Бұл талшықтар қызыл түсті, өйткені олар оттегіні қанмен қамтамасыз ету жүйесі жақсы дамығын. ІІ типті талшықтардың жиырылуы жылдам, олар «I типті» талшықтарға қарағанда көп күш пен қуатты шығара алады. Осы бұлшықеттерде максималды кернеуі шамамен 50 мс жетеді. Аралық типтегі «IIA» қызыл талшықтары салыстырмалы түрде қысқа уақытта жиырылумен, қажудың (шаршағандықтын) орташа жылдамдығымен дамуы және АТФ қалыптасуының аэробтық жолымен ерекшеленіп сипатталады. «ІІВ» типіндегі ақ талшықтар қысқа мерзімде жиырылуымен және тез шаршаумен сипатталады, себебі олар АТФ қалыптастыру үшін анаэробты (аноксидтік) процесті пайдаланады. Бұл бұлшықеттердің жылдам әрекет етуінің себептерінің бірі олардың үлкен мотонейрондардың қалың аксондары арқылы иннервациясы болып табылады. Бұл арқылы бұлшықеттерді белсенді ететін жүйке импульстері жылдам өтеді. Орташа алғанда, бұлшықеттің 50% -ы «бірінші типті» талшықтардан және 25%-дан «екінші типті» қызыл және ақ талшықтардан тұрады. Бұлшықеттің жиырылу жылдамдығы талшықтардың жылдам және баяу сандық қатынасына байланысты. 12-суретте үш типті бұлшықеттердің жиырылу тізбегі көрсетілген. Көз бұлшықеттері көбінесе жылдам талшықтардан тұрады, олардың жауап қайтару уақыты - 1/40 сек.құрайды. Балтыр бұлшықетінде жылдам талшықтардың саны аз болады, сондықтан оның әрекет ету уақыты шамамен 1/15 сек.тең келеді. Ал камбалатәрізді бұлшықет ішінде талшықтардың көбісі баяу, сәйкесінше, оны уақыты - 1/5 сек.тең болып келеді. Бұлшықеттердегі тез және баяу талшықтардың түрлі көрінісі, бұлшықеттердің қызметін оңтайландыруға және ағзаның энергия шығынын азайтуға ыңғайландырады. Осылайша, көз бұлшықеттері көз рефлекстерін жүзеге асырудың жоғары жылдамдығына сай болуы керек. Камбалатәрізді бұлшықеттері негізінен нығайтылған байламды (позицияны) орнықтырумен қамтамасыз. Бұл үдерісте ең маңызды қасиет тез жауап беру емес, ал төзімділік пен шаршауға қарсы тұру. Балтыр бұлшықеттері секіруге, жүгіруге жұмсалады, сол себебті, көбінесе төзімділікті төмендетуге жұмсалатын шығындарға байланысты жылдам әрекет етуі қажет. 2-кестеде баяу және жылдам бұлшықет талшықтарының жаттығу жүргізілген спортшылардың тізе аймағындағы қатынасы келтірілген.
Арнайы шыдамдылықты талап ететін спорт түрлерінің спортшылары, мысалы марафон - жүгірушілер, жүгіруге қолданылатын бұлшықеттердегі баяу талшықтардың үлкен үлесіне ие болады. Керісінше, осындай спорт түрлерінің спортшылары, мысалы күштер мен жылдамдық талап ететін спортшылар, мысалы, спринтерлер мен ауыр атлеттер, бұл бұлшықеттердегі жоғары жылдамдықтағы талшықтармен қамтылған . жүктеу/скачать 1,08 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|