Kas Tipleri ve Fonksiyonları

İşte sağlanan metinden oluşturulan çalışma notlarınız:

Kasların Temel Fonksiyonu

• Kasın birincil işlevi, fizyolojik bir uyarana tepki olarak kuvvet veya hareket üretmektir.

Kas Türleri

• İnsan vücudunda özelleşmiş işlevlere uyarlanmış üç ana kas türü bulunmaktadır: iskelet kası, kalp kası ve düz kas.

İskelet Kası

• Temel olarak kemiklerin istemli hareketinden ve hareket ile iş üretilmesinden sorumludur.
• Ayrıca diyafram kasılmaları yoluyla akciğerlerin solunum döngüsünü yönetir.
• Venöz kanın kalbe geri dönmesine yardımcı olan bir pompa görevi de görür.

Kalp Kası

• Temel olarak kanın akciğerlere ve vücut dokularına pompalanmasından sorumludur.
• Kalp kası, kalbe özgü bir biyomekanik pompa olarak işlev görür.

Düz Kas

• Sindirim, idrar, üreme sistemleri gibi organ sistemlerinde yer alır.
• Ayrica, kan damarlarının ve solunum yollarının mekanik kontrolünü sağlar.

Kasılma Başlatma

• Kas kasılması kimyasal bir nörotransmiter, parakrin faktör (yerel etkili hormon) veya doğrudan elektriksel uyarılma ile tetiklenebilir.

Kasılma, Metabolizma ve Yorgunluğun Rolü

• Değişen kasılma hızı ve süresi, metabolizma, yorgunluk ve kuvvet üretimi, her kas tipi için karakteristik fonksiyonel rolleri belirler.

Enerji Dönüşümü

• Tüm kaslar, kimyasal enerjiyi (ATP hidrolizi yoluyla) mekanik işe dönüştürerek kasılma gerçekleştirir.

Kuvvet Üretimi ve Dayanıklılık

• Hem iskelet kası hem de kalp kası hızlı kuvvet geliştirebilir.
• İskelet kası nispeten uzun süre kasılma kuvvetini koruyabilir.
• Kalp kası yalnızca kısa bir süre kasılır, ancak bunu yaşam boyu ritmik olarak yapmalıdır.

Düz Kas

• İskelet kası gibi düz kas da geniş bir kuvvet oluşumu aralığını ve elastikiyetini düzenleyebilir.
• Sfinkterler gibi bazı düz kas dokuları yorulmadan uzun süreli kasılmaları sürdürebilir.

Kasılmanın Ortak Tetikleyicisi

• Kas türünden bağımsız olarak, tüm kasılmalar sitozolik Ca konsantrasyonundaki bir artışla tetiklenir.

İskelet Kasının Nöral Kontrolü

• İskelet kası kasılması, motor üniteleri innerve eden motor nöronlar tarafından başlatılır.

İskelet Kası Yapısı

• En küçük kasılma birimi, çok çekirdekli, uzun bir hücre olan kas lifidir (miyofibril).
• Doğrusal kas lifi demetleri fasiküller oluştururken, fasikül demetleri kasları (örn. biseps) oluşturur.

İskelet Kası Organizasyonu

• İskelet kasındaki son derece organize edilmiş bağ dokusu mimarisi, vektörel kuvvete izin verir.
• Tek tek kas lifleri endomisyum ile çevrilmiştir.
• Sarkolemma denen kas hücresinin plazma zarı, endomisyumun altında bulunur.

Miyofibriller

• Her bir kas lifi, yoğun olarak sıralanmış paralel silindirik elemanlar (miyofibriller) içerir.
• Miyofibriller, ince ve kalın filamentlerden oluşan küçük, tekrar eden bir zincirdir; bu zincire sarkomer denir.

Isı Üretimi

• Kas kasılması başlangıçta bir ısı motoru olarak düşünülmüştü, ancak kimyasal enerjiyi elektrik, ısı ve mekanik enerjiye dönüştürdüğü bulunmuştur.
• Sabit sıcaklık ve basınç altında çalışan bir makine, ısıyla birlikte serbest enerji tüketmelidir.

ATP ve Kasılma

• Kasılma için tüm mekanizmalar, ATP'nin ADP'ye hidrolizi yoluyla üretilen enerjiyi kullanır

Aktin ve Miyozin

• Kas kasılması genellikle aktin ve miyozin filament proteinleri arasındaki konformasyonel değişikliklerle sonuçlanan etkileşimlerdir

Aktin ve Miyozin Miktarı

• Bir kas lifinde, yaklaşık 1.500 kalın miyozin filamenti ve yaklaşık 3.000 ince aktin filamenti vardır.

A ve I Bantları

• Polarize mikroskop altında anizotropik (farklı yönlerde farklı özelliklere sahip) ve ikiye bölünen miyozin bölgeleri A bantları iken, izotropik aktin bölgeleri I bantları olarak adlandırılır.

Sarkomer Yapısı

• Z çizgileri arasındaki bölge sarkomer olarak bilinir.

Kasılma Esnasında Sarkomerler

• Kas kasılması sırasında Z çizgileri birbirine yakınlaşır ve sarkomer kısalır.
• H ve I bantları kas kasılması esnasında azalır. Hacimde değişiklik olmamasına rağmen, kaslar enine büyür.

Miyozin Filament Yapısı

• Miyozin filamentleri yaklaşık 14 nm çapında ve 1,6 μm uzunluğundadır. Bir filament yaklaşık 200-400 miyozin molekülünden oluşur.
• Bir miyozin molekülü yaklaşık 480.000 molekül ağırlığında yaklaşık 140-150 nm uzunluğundadır.
• Miyozin, tripsin tarafından bölündüğünde, hafif meromiyozine (ışık meromyozin) ve ağır meromyozine (ağır meromyozin) neden olur.
• Papain ile tedavi, S-1 ve S-2 alt birimlerine neden olur.

Miyozin Zincirleri

• Kuyruğu LMM ve globular S-1 segmentinde iki sarmal vardır.
• S-1 fragmenti, ATP'yi hidrolize eden ve aktin ile etkileşime giren ATPaz aktivitesine sahiptir.
• Miyozin molekülü bükülebilirdir ve S-2 segment filamenti çapraz köprüleme için esnektir.

Miyozin Bağlantısı

• Miyozin başı, aktin ile çapraz köprüler oluşturacak şekilde konumlanmıştır.

Miyozin Fonksiyonu

• Miyozinin başı bir ATPaz enzimi olarak işlev görür. Bağlayarak ATP'yi yıkabilir ve kasılmalara yardımcı olabilir.

Aktin Yapısı

• İnce aktin filamentleri yaklaşık 5 nm kalınlığında ve yaklaşık 1,5 μm uzunluğunda üç bileşenden oluşur:.

Aktin Bileşenleri

• F-actin, G-actin monomerlerinden oluşan ikili sarmal bir filamenttir.
• Tropomiyozin, ikili sarmal iplikçik boyunca uzanan ikili sarmal bir zincirdir.
• Troponin (Tn) yaklaşık 79.000 ağırlığında globüler bir komplekstir ve üç alt birimden oluşur:
  • Tn-I, aktine bağlanır.
  • Tn-T, tropomiyozine bağlanır.
  • Tn-C, Ca2+ bağlar.

Titin Molekülleri

• Titin molekülleri kaslardaki en büyük proteinlerden biridir ve kasılma sırasında kas üzerindeki yükü taşır.
• Aktini ve miyozini birbirine bağlayan iskelet protein görevi görürler.

Nebulın

• Nebulın proteinleri sarkedeki diğer proteinler ile çalışır.
• İnce filament uzunluğunu düzenlediğine inanılan bir proteindir.
• Nebulın proteinleri kasılma ile ortaya çıkan ek yüküde taşır.

Motor Birimleri

• Her kas hücresi bir motor sinir ucuyla ilişkilendirilmelidir.
• Bu motor nöronu ve innerve ettiği kas lifleri birlikte bir motor üniteyi oluşturur.
• Bir motordaki sinir lifi aynı anda birçok kas lifini da uyarabilir.
• Farklı kaslardaki (göz kasları vs. bacak kasları) motor ünite sayıları değişiklik gösterir.

"Hep ya da Hiç" Kuralı

• Bir motor birimi uyaranlar tarafından uyarıldığında, ilgili kas "Hep ya da Hiç" kuralına göre kasılır.
• Ince işler yapan kaslarda daha küçük motor üniteler bulunur, kaba kaslarda ise motor üniteler daha azdır.
• Kabaca motor birimler en fazla sayıda sinire sahipken ince kaslarda en az sayıdadır.

Faydaları

• Motor birimlerinin iki ana avantajı vardır: kademeli kuvvet üretimi ve aralıklı (eşzamansız) katılım.
• Daha fazla güce ihtiyaç duyulduğunda, daha fazla motor birimi daha fazla kasılma ve kuvvet üretimi için katılır.

Az yorulma

• Seri hareketler sırasında belirli motor birimlerini alternatif olarak devreye sokarak, kasılma indüklenme oranı azalır.

Uyarılma-Kasılma Çiftlenmesi:

• Kas hücreleri tıpkı sinir gibi kimyasal, elektriksel ve mekanik olarak uyarılma becerisine sahiptir.

Aksiyon Potansiyeli

• Zar boyunca yayılan aksiyon potansiyeli sinir ve kas hücrelerinin uyarılmasıdır.
• Sinir-kas kavşağında sinaptik iletimden sonra bir aksiyon potansiyeli yaratır.

Uyarılma Kasılma Çiftleşmesi

• Uyarılma-Kasılma Çiftleşmesi, aktarım sonrası tüm olayları kapsar ve yaklaşık 1-5 ms'de tamamlanır.
• Olay ayrıca kalsiyum seviyesini de artırır.

Kalsiyum ve Kalp Kas Kasına Gereksinimleri

• Aksiyon potansiyelinin süresi 1-5 ms’dir.
• Aksiyon potansiyeli nöronlarda daha yavaştır (3-5 m/sn).
• İskelet kasında troponin yaklaşık 10 uM'lik bir konsantrasyonda doyurulmalıdır (kalp kası daha düşüktür: yaklaşık 0,2 uM)

Nöromuskuler Kavşak

• Nöromuskuler kavşak sinir ve kas hücresi arasındaki bölgedir.
• Ca2+ bir voltaj kapılı kanaldan girer.

Asetilkolin Etkisi

• Asetikolin, ligand bağlayıcı reseptörler tarafından bağlandığında tetiklenir.

Nikotinik Reseptörler

• İskelet kaslarında bulunan reseptörlerdir.
• Her reseptör iyon kanalcıklarından oluşur ve iki aktif yer içerir.
• Asetikolin bağlandığında bölge açılır ve sodyum geçişine izin verir.

Kasılma için Salınımı:

• Sarkoplazmik retikulum Ca2+ iyonlarını içeriri.
• Depolarizasyon ayrıca Tübüler sistem aracılığıyla diğer bölgelere de yayılır.

Ca2+ Salınım Mekanizmaları

• Ca2+ tahrikli Ca2+ salmasına ve elektirksel ilişkiye ve mekanik karşılıklı etkileşime neden olur.

Diğer Salınım Mekanizmaları

• Ca2+ iyonlarının hücre dışı matriksteki gerilim kapılı kanalın açılmasıyla girmesi önemlidir.

Serbest Kararlılık

- Sarkoplazmadaki Ca2+, konsantrasyon yüksek kalırsa kasılmaya devam eder.

Aktif Taşıma

• Serbest Ca2+ derişimini düşürmek ve pompalama kasilımını durdurmak üzere sarkoplazmik retikulumda sürekli kalsiyumu keseciklere geri taşıyan pompalar aktiftir.

Kayan Filamentler Teorisi

• 1954'te ortaya atılan bu teori, kasların kısalmamasının aktinle kesişmesinden kaynaklandığını belirtir.
• Kayan filament teorisine göre, daralma ve aktin ve miyozin kısımları ile çevrilsel etkileşimler vardır.

Tropomiyozin ve Troponin

• Etkileşimler olmazsa, tropomiyozin-troponin kompleksi aktin elementinin aktini inaktif hale getirir.
• Ca konsantrasyonu artarsa, iyonlar Tp-C ile birleşir; bu birleşim, tropomiyozini miyozinin aktin bölgelerini durdurma pozisyonundan ayırır.

Dinamik Aktin ve Miyozin Temasları

• Ca+2 aktin iplikçiklerini engellemişse, miyozin çapraz köprüsü bağlanır
• Miyozin başı ATP’ye bağlanıp hemen yıkar. ATP yıkıldıktan sonra oluşan temel ürünler ADP ve P'dir. Bir bas enerjilenmiş olarak adlandırılır (Miyozin *.ADP.P).
• Ca iyonu sitoplazmadan ayrıldıktan sonra eylemlere kilitlenir.

Kuvvetli Vuruş

• Kuvvet vuruşunun ardından ADP ve Pi serbest bırakılır ve bu da depolanan enerjinin serbest kalmasına neden olur.
• Sırasıyla aktin, miyozin ve dolayısı ile aktin filamentlerinin de hareketi sağlanır.

Kasıgevşetme

• Başın eğlenmesi ile serbestleşen ADP ve Pi yerine miyozine tekrar bir ATP bağlanarak miyozinin başının aktinden ayrılması sağlanır.
• Enerji serbest bırakıldığında yeni bir güç vuruşunda hazır olur.

Kasılmayı Sürekli Kılmak

• Miyozinin ATP'ye bağlanması döngünün kendisini tekrar etmesini sağlar; ayrıca, Ca+2 konsantrasyonunda artış döngünün devamlılığı için de önemlidir.
• Aktin ve Miyozin ayrıca kasın kısalmasına veya kasılmaya neden olur.

Ölüm Katılığı (Rigor mortis)

• Hipoksi, kasılmalarla aktomiyozinin ayrışmasını engelleyerek de kasların katılık durumuna girmesine neden olabilir.
• Kasyonlar toplanamaz ve aktini inaktive edemez. Durmaya başlayan kalplerde oluşan bu duruma rigir mortis denmektedir.
• Ölüm katılığı ölümden 3 ila 4 saat sonra başlar ve yaklaşık 12 saat içinde tamamlanır ve ölümden sonra yaklaşık 48-60 saate kadar kaybolur.

Kas Sarsıntısı

• Kasın kısa süreli bir uyarana verdiği tepkiye kas seğirmesi adı verilir.

Yüksek Frekanslı Uyarılma

• Kas yorulmuyorsa ve uyaran çok hızlı geldiyse tam bir tetanoz oluşabilir.
• Bu bir süre sonra yorgunluk tarafından da takip edilebilir.

Treppe

• Artan bir uyarı, giderek daha uzun sürecek ve “merdiven etkisi” olarak da bilinecektir.
• Kalsiyum iyonlarının kasılmalara kalıcı takviyesi ile ilişkilidir.

İzometrik

• Kuvvet uygulandığında uzunluk değişmediğinde, kasılmaya izometrik kasılma denir.

İzotonik

• Bir kasılma meydana geldiğinde ve kas kısaldığında, buna izotonik kasılma adı verilir. Burada güç artabilir.

Konsantrik

• Egzersizde esnasında kas boyu kısılırsa kasantrik kasılma oluşur. (Ağırlık kaldırma)

Eksantrik

• Ağırlık yapıldığında kas boyu uzuyorsa eksentrik kasılma oluşur.

Oksotonik

• Sırada ardarda hem izmetrik ve izotonik kasılmalar vardır. (Koşma)

İzokinetik

• Hareket sabit hızda yapılır. Güç miktarı kasın açısına bağlıdır.

Aksiyon Potansiyeli

• Kalp kasında aksiyon potansiyeli iskelet kasına göre biraz farklıdır. -Aksiyon potansiyeli yakındaki başka bir hücreden gelir. -Kalbe kalsiyum giriyor -Kalsiyumun girmesi kalsiyum salınmasına neden olan trianodin reseptörlerini harekete geçirecek daha fazla kalsiyum salınmasına neden olur. -Kanda biriken kalsiyum kıvılcımlara neden olur. -Ca2+ iyonlar, kasılmayı başlatmak için troponine bağlanır. -Ca2 un troponinden ayrılması durumunda gevşeme meydana gelir. -Depolamak üzere tekrar sarkoplazmik retikulum içerisine pompalama yapılır. -Kalsiyum ve Na+ değiştirilir. -Na+/K+ Pompasının kullanılması kullanılıyor.

Kapsamlı Ca Girişi

• Sarkopazmik retikulumdan kalsiyum salınımına (SR) neden olan kalsiyum tetikleme mekanizması.
• SR lümenine yüksek seviyede CA+ girişi için kalsiyumun aktif olarak taşınması yapılır.
• Troponin inhibitörü ve miyozin bölgelerinin serbestleşmesinden kaynaklanmaktadır.
• Ca+2 düzeyinin azalmasının mekanizmalara bağlanması gerekir.

Akap Kontrolü

- Kalbler diğer kaslara oranla aksiyon potansiyellerini daha hızlı salarlar.