Kas Fizyolojisi_part I PDF

Kas Fizyolojisi Doç.Dr.Oğuz Gözen Kaslar Kasılırlar Hareket üretirler Güç üretirler Isı üretirler Destek görevi görürler İnsan vücudunda üç tip kas vardır: İskelet kası Kalp Kası Düz Kas Kas Tipleri Kalp kası Düz k...

Kas Fizyolojisi Doç.Dr.Oğuz Gözen Kaslar Kasılırlar Hareket üretirler Güç üretirler Isı üretirler Destek görevi görürler İnsan vücudunda üç tip kas vardır: İskelet kası Kalp Kası Düz Kas Kas Tipleri Kalp kası Düz kas – İç organlarda İskelet kası – “istemli hareket" Kemiklere tutunurlar Parçaları hareket ettirirler Vücudu desteklerler Zıt çalışan (antagonist) gruplar Birlikte çalışan (agonist) gruplar  Uzun multinükleer hücreler yalnızca motor-sinir sinyallere yanıt verir, sarkoplazmik retikulumdan Ca++ salınımına neden olur ve aktin-myozin etkileşimini uyarır. Kısa mononükleer hücreler bir çok gap junction içeren interkale diskler ile bağlanmıştır. Bağımsızdır, kendiliğinden kasılır, gap junctionlar yoluyla elektriksel uyarılar hücreden hücreye geçer. İğ şeklinde mononükleer hücreler içerir. Kasılma hormonlar ve otonom sinirler tarafından etkilenir. Kasılma myozin hafif zincir kinaz ile kontrol edilir.  Vücudun yaklaşık,%40’ı çizgili kas, %10’u düz kas kastan oluşmaktadır. Kas hücreleri kasılma (kontraksiyon) yeteneğine sahiptir. – Sindirim kanalındaki düz kasların kontraksiyonu besin maddelerini karıştırıp ilerletirler; – kalp kasının kontraksiyonu kanın dolaşım sistemine gönderilmesini sağlar; – iskelet kaslarının kasılıp gevşemesi ise konuşma, yazma, yürüme, koşma gibi istemli hareketlerin yapılmasını sağlar. İskelet Kasının Anatomisi Kas Liflerinin Yapısı Çok sayıda çekirdek Sarkolemma–Kas hücresi zarı T-tübül sistemi Sarkoplazmik retikulum–Endoplazmik retikulum Sarkoplazma–Sitoplazma Bol mitokondri Glikojen ve iyonlar Miyofibriller İskelet kasının hücresel organizasyonu ve yapısı myoflament Myoflamentler kasılabilir proteinlerden oluşmuştur. Bunlar; Myozin, Aktin, Tropomyozin ve Troponin: Troponin I, Troponin T, Troponin C Kas Liflerinin Yapısı  Troponin Troponin, çizgili ve kalp kasındaki kasılmada görevli 3 düzenleyici protein kompleksinden oluşur. Düz kasta yoktur. Troponin C, kalsiuma bağlanır ve Troponin I da yapısal değişikliğe neden olur. Troponin T, tropomiyosine bağlanarak troponin-tropomyosin kompleksini oluşturur. Troponin I, ince myofilamentlerdeki aktine bağlanır troponin-tropomyosin  Tropomyozin Aktine bağlanarak myosinin aktine bağlanmasını önler. Aktin ve Miyozin Kasılmanın temel proteinlerindendir  Miyosin (kalın) filamentleri Her bir kas filamenti yaklaşık 400 miyosin molekü içerir Miyosin molekül başlarının yarısı bir tarafa bakarken diğer yarısı karşı tarafa bakar Miyosin başları filament boyunca yüz yüze bir düzenlenme gösterir  Miyosin 2si ağır, ikisi hafif toplam 6 polipeptid zincirinden oluşur, Miyosin başının ATPaz aktivitesi vardır, Myosin başının aktine affinitesi vardır. (bağlanmak ister) Aktin  Aktin Tropomyosin – aktin üzerindeki bağlanma bölgelerini kapatır Troponin – tropomyozini kontrol eder. Üç alt ünitesi var– troponin c, troponin I, ve troponin m Troponin c kalsiyumun bağlanma bölgesidir. Troponin I , tropomyozini aktin bağlanma bölgelerinin üstünde tutar (aktin/myozin bağlanmasına engel olur) Troponin m, bu üç alt üniteyi tropomyosin molekülüne bağlar Sarkomer: Miyofibrillerin Yerleşimi Z diski I bandı A bandı H bandı M çizgisi Titin Nebulin Miyofibriller: Kasılmanın Gerçekleştiği Yer Sarkomer: Miyofibrillerin Yerleşimi Kalın filaman Ara bölge İnce filaman Kas Lifinin İnce Yapısı Sarkomer  Kas Kasılma Mekanizması Kas kasıldığı zaman sarkomer kısalır Açık renkli (I) bantları kısalır Koyu renkli bantlar (A) bandı aynı uzunlukta kalır  Kasılma sırasında: – A bandının boyu değişmez – I bandı kısalır. – Z çizgileri arasındaki uzaklık kısalır. – H bandı kısalır veya görülmez.  Gevşeme Anında: 1- A bandının boyu değişmez 2- I bandı uzar. 3- Z çizgileri arasındaki mesafe uzar. 4- H bandı görülür  İSKELET KASI İskelet kasları, kemik ve eklemlerle birlikte hareket etmemizi sağlamaktadır. Mikroskop altında çizgili bir görüntü oluşturduğu için çizgili kas adı da verilir. Çizgili kas hücreleri diğerlerinden daha uzundur ve istemli kontrolumuz altındadır. İki ucundan tendonlar ile kemiklere  İSKELET KASI Her bir çizgili kas hücresi (kas lifi) çok sayıda miyofibril içerir. Miyofibriller kasın kasılmasını sağlayan yapılardır. Her bir miyofibril pek çok aktin ve miyozin proteininin bir araya gelmesinden oluşur. Aktin ve miyozinler yan yana ardışık bir düzen içinde sıralanarak “çizgili” görüntüyü oluştururlar. Miyozinlerden meydana gelen koyu renkli bant “A” bandı, aktinlerden meydana gelen açık renkli bant “I” bandı adını alır. Açık renki “I” bandının ortasında koyu renkli bir “Z” çizgisi” bulunur. Ardışık iki “Z” çizgisin arasında kalan bölgeye “sarkomer” adı verilir. Koyu renkli “A” bandının ortasında yine koyu renkli “M” çizgisi bulunur. M çizgisi birbirine tutunmuş olan miyozin  Bir Kas Lifinin Yapısı Sarkolemma Kas lifinin hücre membranıdır. Sarkoplazma Kas lifinin sitoplazmasıdır. Kas lifinin endoplazmik Sarkoplazmik retikulum retikulumudur (Büyüktür, kalsiyum depolar). Hücre membranının uzantısıdır, T Tüpleri aksiyon potansiyelinin hızlı yayılmasını sağlar. Her kas lifi birkaç yüz/bin miyofibrilden oluşur Miyofibril (Miyofibrillerde de aktin ve miyozin proteinleri bulunur). İki Z çizgisi arasında kalan ve bir A Bir kas lifinin yapısı  Hareket sırasında beyin, sinirler ve kaslar karmaşık bir biçimde çalışır. – Beyin, duyu organlarından gelen bilgileri alır, değerlendirir ve tepki olarak vücudun hareket edip etmeyeceğini belirler. – Hareket gerekiyorsa sinirler aracılığıyla kaslara mesaj gönderilir, hareket başlatılır. İskelet kası lifleri kendilerine sinirler aracılığı ile bir uyarı gelmediği sürece kasılmazlar. İskelet kasının kendi kendine, dışarıdan hiç bir uyarı olmadan kasılabilme yeteneği yoktur. Motor sinir (alfa-α-motor nöron) soması medulla spinalisin (omurilik) ön boynuz bölgesinde yer alır. Onun aksonu medulla spinalisten çıkar ve iskelet kaslarına gider. Motor sinirin iskelet kası ile yaptığı bağlantı noktasına sinir-kas kavşağı (nöromuskuler kavşak) adı verilir. Burası bir çeşit sinapstır.  Alfa motor nöronun aksonu iskelet kasına yaklaştığında pek çok dallanma yapar ve her bir dal ayrı bir iskelet kası hücresi ile bağlantı kurar. Böylece bir motor nörondaki aksiyon potansiyeli pek çok kas hücresinin kasılması ile sonuçlanır. Ancak bir tane kas hücresi sadece bir motor nöron ile bağlantı kurar. Sinir ile kas hücresinin birleşim yerinde (sinaps) rol oynayan iletici madde (nörotransmitter) Asetil kolin adı verilen bir maddedir. Alfa motor nöronda aksiyon potansiyeli oluştuğunda motor nöronun akson terminalinden sinir-kas kavşağına asetilkolin salınır ve asetilkolin kas hücresinin membranı (sarkolemma) üzerindeki “nikotinik” tipteki asetil kolin reseptörlerine bağlanır. Bu bağlanma kas hücrelerinde aksiyon potansiyeli oluşumuna neden olur. Kas hücrelerinde oluşan aksiyon potansiyeli ise kas hücresinin sarkoplazmik retikulumundan Ca+2 ‘un kas hücresi sitoplazmasına İskelet kasında uyarılma İskelet kasında uyarılma acetate + choline Na+ – – – – – ~ +40mV + + + + + ~ -15mV + + - - Son plak potansiyeli (EPP) ~ -15 mV Uyarılma-Kasılma Eşleşmesi-Sinir Kas Kavşağı  Sinir kas kavşağının çalışma mekanizması: – Sinirsel uyarı alfa-motor sinirin ucuna ulaşır – Sinirin uç kısmındaki zarda bulunan voltaj kapılı kalsiyum kanalları açılır ve hücre içine kalsiyum girer – Giren kalsiyum, içinde asetilkolin (ACh) bulunan salgı keseciklerini hareketlendirir ve içeriklerini sinaptik aralığa (sinir ve kas arasındaki ince boşluğa) salmalarına sebep olur – Salınan Ach, karşıdaki kas hücresinin zarında bulunan Ach reseptörlerine tutunarak, aynı zamanda bir katyon kanalı olan bu reseptörlerin açılmasını sağlar; böylece hücreye Na girişi olur – Böylece kas hücresi deolarize olur. – Depolarizasyon zar boyunca yayılır ve bitişik bölgelerde bulunan voltaj kapılı hızlı sodyum kanallarının açılmasına ve kas hücresinin aksiyon potansiyeli oluşturmasına neden olur – Oluşan aksiyon potansiyeli daha sonra kasılmayı gerçekleştirmek üzere zar boyunca ilerler. – Bu arada kas hücresi zarında bulunan bir enzim olan ACh- esteraz, ACh moleküllerini hızla parçalayarak etkinliğini ortadan kaldırır ve başta kolin olmak üzere ACh moleküllerinin yapı taşları tekrar ACh yapımında kullanılmak üzere sinir Uyarılma-Kasılma Eşleşmesi-Sinir Kas Kavşağı Sinir Kas Kavşağı-Ach reseptörü  İskelet Kasında Kasılma Basamakları KAYAN FİLAMENTLER TEORİSİ Kas sinir kavşağına uyarı geldiğinde Ach etkisi ile Nikotinik Ach kanalları açılır, içeriye Na+ girerek çizgili kasta depolarizasyonu başlatır. Depolarizsyon membranda bulunan dihidro piridin (DHP) reseptörleri tarafından algılanır. DHP reseptörü sarkoplazmik retikulumdaki Ca++ kanallarını (Ryanodin) açar. Böylelikle Ca++ intrasellüler sıvıya alınır, intrasellüler Ca++ artmış olur  This gap is actually only ~10 nm. Ca2+-ATPase  İskelet Kasında Kasılma Basamakları Ca++ flamentler üzerinde Troponin C ye bağlanır ve tropomyozin tarafından örtülü aktin üzerindeki myozin bağlanma yerlerini açığa çıkararak kasılma sürecini başlatır. Bu arada Troponin I nın aktine afinitesi azalır bu da trpomyozinin aktin üzerinde kaymasına olanak sağlar. Aktin bağlanma bölgeleri myozin başını fosforiller. Myozinin ATP ile kompleks oluşturmuş biçiminde myozin başları boyunla 900 bir açı yapmaktadır. Ortamda Mg++ varlığında myozin başının ATP az etkisi ortaya çıkar. ATP; ADP ve inorganik fosfata ayrılır. Sonuçta aktin – myozin – ADP – Pi (fosfor) kompleksi oluşur.  Pi kompleksten ayrıldığında myozin başının boyunla yaptığı açı 900 den 50 0 ye düşer, böylece aktin ve myozin flamentleri birbirleri üzerinde kayar. Myozin başından ADP de ayrıldığında açı 450 ye düşer ve kaydırma işlemi sonlanır. İki Z çizgisi birbirine yaklaşır. H ve I bandlarının boyları kısalırken A bandının boyu değişmez. Bu şekilde aktin-myozin kompleksi yeni bir ATP molekülünü myozin başına bağlayana dek değişmeden kalır. Buna ATP nin yumuşatıcı yada gevşetici etkisi denir. Gevşeme sırasında Ca++ un sarkoplazmik retikuluma geri alınması ile (Ca++ - Mg++ - ATP az) relaksasyon oluşur. Ca++ un geri alınmasında 1 ATP harcanır. Eğer gevşeme için gereken ATP Çapraz köprülerin kurulması This causes a conformational shift in the myosin head. Ölümden sonra ATP tükenir v sitoplazmada Ca+2 yükselmeye başlar, aktin bağlanma bölgeleri açılır ve çapraz köprüler kurulur. Ölüm sertliği = rigor mortis. Myozinin aktine bağlanması sonucunda Pi açığa çıkar.  Aktin filamanlarve Ca2+ ile aktivasyon Troponin is a complex of three proteins including troponin C, a F Ca2+-binding protein closely related to calmodulin. Sarkomerin kısalması Sarkomerlerin kısalması Miyastenia Gravis 1/20.000 kişide Ach reseptör proteinine karşı oluşmuş antikorlar Otoimmün hastalık