İskelet kası

KAS FİZYOLOJİSİ
Doç.Dr.Nesrin Zeynep Ertan
<
Temel özellikleri
İskelet kası: İstemli kontrol edilir
Çizgili görünümdedir.
Çok çekirdekli hücrelerdir.
Kalp kası: İstemsiz kontrol edilir.
Çizgili görünümdedir.
Tek çekirdekli hücrelerdir.
Düz kaslar: İstemsiz kontrol edilir
Çizgisiz görünümdedir
Tek çekirdekli hücrelerdir
İskelet kasları
Motor ünite
• Bir nöron ve bu
nöronun uyardığı
kas hücrelerinin
tamamına bir
motor ünite denir.
Bir kası oluşturan motor üniteler
• Bir motor sinir, çok sayıda
sinir hücresinden oluşur.
Bu nedenle, bir kası
oluşturan çok sayıda motor
ünite vardır. Farklı sinir
hücrelerinin uyardığı kas
hücresi grupları karışık
halde bulunur. Bu yapı
kasların hareketlerinde
yumuşaklığı sağlar.
Nöromüsküler kavşak
Nikotinik Ach reseptörleri
• İskelet kaslarında sinirden
kasa iletiyi sağlayan,
nikotinik asetilkolin
reseptörleridir. Aslında
her biri iyon kanalıdır. Bu
reseptörlerde iki adet Ach
bağlanma bölgesi vardır.
Ach bağlandığı zaman bu
kanallar açılarak hücreye
sodyum girişini sağlar.
Nöromüsküler kavşak
• Motor nöron kasa yaklaştığı zaman miyelin kılıfını
kaybeder. Ucu şişkinleşir ve yüzeyini arttırmak
için girinti-çıkıntılar yapar. Bu kısımda bol
miktarda Ach vezikülleri ve mitokondri bulunur.
• Sinirin yaklaştığı kısımda, kas da aynı şekilde
yüzeyini genişletir. Bu yüzeyde Nikotinik Ach
reseptörleri ve Ach esteraz bulunur.
Sinir-Kas kavşağındaki işlevler
1. a. Sinir yoluyla gelen aksiyon potansiyeli
sinirin terminal ucundaki voltaja duyarlı
Ca2+ kanallarının açılmasına neden olur.
b. İçeri giren kalsiyum, Ach veziküllerinin
membrana doğru hareketini sağlar.
c. Ach ekzositozla sinaptik aralığa
dökülür.
2. Ach, kas membranındaki nikotinik Ach
reseptörlerine bağlanır. Kanallar açılarak
Na+ membrandan hücreye girer ve
membran depolarize olur.
3. Aksiyon potansiyeli oluşunca memrandaki
voltaja duyarlı sodyum kanalları da açılır.
4. Aksiyon potansiyeli membran boyunca
ilerlerken membranın içeri doğru yaptığı Ttübüllerinde de dihidropiridin
reseptörlerinin uyarılmasına neden olur. Bu
reseptörlerin uyarılması, sarkoplazmik
retikulum üzerinde bulunan riyanodin
reseptörlerinin açılmasına neden olarak SR
içinde bulunan kalsiyumun sarkoplazmaya
çıkmasına neden olur.
Kasılmayı sağlayan üniteler
İskelet kasının çizgili görünümü:
• İskelet kası, mikroskop altında çizgili bir
görünümdedir. Bu görüntüyü sağlayan, bir
miyofibrilin içindeki aktin ve miyozin
filamentlerinin diziliş biçimidir. Aktin ve miyozin
filamentlerinin üst üste geldiği kısımlar,
mikroskobun ışığını az geçirdiği için karanlık
görünür. Z çizgisinin iki yanında sadece aktin
filamentlerinden oluşan bölge ise ışığı daha kolay
geçirir ve aydınlık görünür.
İnce filamentin yapısı:
• İnce filamentler, temel olarak aktin
moleküllerinden oluşan iki zincirin sarmal bir
şekilde uzanması ile meydana gelir.
• Bu zincirlerin üzerinde ayrıca tropomiyozin
moleküllerinden oluşan ikinci bir zincir sarılmıştır.
• Tropomiyozin zincirinin üzerinde ise eşit
aralıklarla yerleşmiş troponin kompleksleri
bulunur.
• Sarkoplazmik retikulumdan
sarkoplazmaya dökülen
kalsiyum, TroponinC’ye
bağlanır. Bu bağlanma
tropomiyozinin yana doğru
hareket etmesine ve böylece
aktin üzerindeki miyozin
bağlanma bölgelerinin
açılmasına neden olur.
Troponin kompleksi 3 molekülden
oluşur:
• Troponin C: Kalsiyum bağlanır
• Troponin T: Tropomiyozine tutunmasını
sağlar.
• Troponin I: Aktine tutunarak aktif
bölgelerinin inhibe olmasına neden olur.
Miyozin filamenti
• İskelet kaslarının miyozin filamenti,
miyozinll moleküllerinin bir demet
oluşturması ile meydana gelir. Her miyozin
filamenti iki zincirin sarmalı şeklindedir.
• Her filamentin iki baş oluşturur ve her başta
bir aktin bağlanma bölgesi bir de ATP
bağlanma bölgesi bulunur. Miyozin başı
enzim aktivitesi gösterir.
SARKOMER.
• Bir miyofibrilde iki Z çizgisi arasındaki
kısma sarkomer adı verilir.
• Miyozin boyunca olan kısma A bandı denir.
• Kasılma anında aktin filamenti, miyozin
üzerinde kayarken Z bantları birbirine
yaklaşır. Böylece kasın boyu kısalır.
• Kas, en fazla miyozin boyu kadar kısalır.
İskelet kası- kalp kası farkı
• Her ikisi de çizgili kas olmasına rağmen önemli
farklardan biri Ca kullanım yoludur.
• İskelet kası, kasılma için gerekli olan kalsiyumu
sarkoplazmik retikulumdan sağlar.Dihidropiridin
reseptörü kanal olarak görev yapmaz sadece
riyanodin reseptörünün açılmasını sağlar.
• Kalp kası ise SR iyi gelişmemiş olduğu için
kalsiyumun önemli bir kısmını dihidropiridin
reseptörü aracılığı ile ekstrasesüler sıvıdan sağlar.
İSKELET KASINDAKİ KASILMA MEKANİZMASI
(1. Sarkoplazmik retikulumdan Ca salınmasına kadar)
(Sarkoplazmik retikulumdan
kalsiyum salınmasından sonra)
• Kasın tekrar gevşemesi
için SR’den salının
Ca’un tekrar SR’a geri
alınması gerekir. Bu,
mutlaka enerji gerektiren
bir mekanizmadır. Zira
SR içindeki Ca daima
daha fazladır
• (Konsantrasyon gradyanına ters
yönde taşıma enerji gerektirir.)
Kas kasılması için enerji üretimi???
ALAKTİK ANAEROBİK
Enerji kullanımı
• Uzun süreli egzersizlerde yüksek oranda
aerobik enerji kullanılır. Bu yol daha uzun
zaman gerektirir.
• Anaerobik enerji ise çok daha kısa sürede
elde edilir ancak çabuk tüketilir.
Bir sarsı eğrisi
• Her kasılmanın bir kasılma ve bir gevşeme
süresi vardır.
• Bir uyaranın verilmesi ile kasılmanın
başlamasına kadar olan süreye latent devir
denir.
• Kasılmanın başlaması ile gevşemenin
tamamlandığı ana kadar geçen süreye sarsı
süresi denir.
(Hep-Hiç) Uyaran şiddetinin artışının kas
kasılmasına etkisi
İskelet kasında Hep-Hiç yasası
• İskelet kası, dışarıdan bir uyaranla uyarıldığı
zaman, eşik değerin altında uyarana yanıt vermez.
• Eşik değeri, uyarılması en kolay (uyarılma eşiği en
düşük) olan kaslar belirler. Uyaran şiddeti arttıkça
Kasılan kas lifi sayısı da artar, Bu da kasılmanın
gücünü (sarsı eğrisinin genliği) arttırır. Bütün
lifler kasılmaya katıldıktan sonra uyaran şiddeti
artsa da kasılmanın genliği değişmez.
TREPPE (Merdiven)
• Yorgun olmayan bir iskelet kasına, maksimum
düzeyde uyaran verildiği durumda, tam
gevşemenin sonlandığı anda hemen ikinci uyaran
verilirse ilk uyarandan daha fazla kasılır. Bunun
nedeni:
• Ca sarkoplazmik retikuluma geri alınırken aktif
taşınma SR’den salındığından daha yavaş geri
alınır. İkinci uyarı geldiğinde hala sarkoplazmada
geri alınmamış Ca vardır. Uyaranla tekrar Ca
salınınca sarkoplazmadaki Ca miktarı normalde
uyaranla salınandan daha fazla olur. Bu da
kasılmanın gücünü arttırır.
Sumasyon ve Tetani
Sumasyon
•
İskelet kası gevşemesini tamamlamadan ikinci
bir uyaran verilirse daha fazla kasılır.
• Nedeni:
1. Sarkoplazmada henüz geri alınamamış fazla
kalsiyum vardır.
2. Ca geri alınması tamamlanmadığı için, Aktif
transportta kullanacağı ATP’yi de henüz
tüketmemiştir. O nedenle fazla ATP de vardır.
TETANİ
• İskelet kası, hiç gevşemeden tekrar uyarılacak
şekilde yüksek frekansta uyarana maruz kalırsa
kasılmanın amplitüdü kasın normal kasılmasının
3-4 katına kadar çıkar. Bu olaya tetani denir.
Nedeni:
• Sarkoplazmadaki Ca hiç geri alınamadan tekrar
tekrar salındığı için çok yüksek düzeye çıkar. Ca
uzaklaştırılamadığı için kas kasılı kalır.
SUMASYON
TAM OLMAYAN TETANİ
TETANİ
YORGUNLUK
KAS TİPLERİ
TİP I
TİP IIA
TİP IIB
Kasılma zamanı
Yavaş
hızlı
Çok hızlı
Motor nöron yapısı
Küçük
Geniş
Çok geniş
Yorgunluğa direnci
Yüksek
Orta
düşük
Kullanım şekli
Aerobik
Uzun süreli
anaerobik
Kısa süreli
anaerobik
Güç üretimi
düşük
Yüksek
Çok yüksek
Kapiller yoğunluğu
yüksek
Orta
Düşük
Oksidatif kapasite
Yüksek
Yüksek
Düşük
Glikolitik kapasite
düşük
yüksek
Yüksek
Temel depo enerji
Trigliserid
Kreatin fosfat,
glikojen
Kreatin fosfat,
glikojen
Miyozin ATPaz
aktivitesi
Yavaş
hızlı
Çok hızlı
Kasılmanın gücü kasın gerilimi ile
ilişkilidir.
• İskelet kasının iyi kasılması, gerilimin optimal
düzeyde olmasına bağlıdır.
• Kas çok gerildiği zaman aktin-miyozin arasındaki
çapraz köprü sayısı azalır. Kasın kasılma gücü
azalır.
• Az gerilirse (kas gevşek olursa), dinlenim halinde
aktin-miyozin filamentleri birbirleri üzerine fazla
binerler. Kasın boyunu kısaltma payı kalmaz. Bu
nedenle uyarana yanıt olarak kas, boyunu çok az
kısaltabilir.
Kasılma çeşitleri
• İzotonik kasılma: Kasın boyu kısalır, gerimi
sabit kalır.
• İzometrik kasılma: Kasın gerimi artar, boyu
değişmez.
• Ekzentrik kasılma: Kasın boyu uzar, gerimi
değişmez.
Önceki şekilde:
 Eğer kas, ucundan hafif bir ağırlıkla gerilir ve bu
durumda iken uyarılırsa, kas izotonik olarak iyi
yanıt verir. İzometrik kasılması azdır.
 Ucunda asılı bulunan ağırlık arttırılırsa, izotonik
kasılma miktarı azalırken izometrik kasılma
artar.
 Kasın kaldıramayacağı bir ağırlık asıldıktan
sonra uyarılırsa isotonik olarak kasılmaz, sadece
izometrik olarak kasılır.
SİNİR-KAS
PATOLOJİLERİ
SİNİR DEJENERASYONU OLURSA:
•İmpuls iletisi kesiden 3 gün sonra bozulur ve 5
gün sonra tamamen kaybolur.
•Siniri dejenere olan kaslarda ilk önce
uyarılabilme
yeteneği kaybolur
•Sinirin innerve ettiği kasların kronaksileri
artar.
•Dejenerasyon, sinirin sinaps yaptığı
nöronlarda da
oluşabilir (Transnöral dejenerasyon)
ALS (amiyotrofik lateral sklerosis): beyinde
ve omurilikteki ve İstemli kasları uyaran sinirleri tutan
bir hastalık.
2.Nöromüsküler sinaps hastalıkları
 Miyastenia gravis (Ach reseptörlerine karşı
antikor oluşumu neden olur.)
 Lambert-Eaton sendromu (Ca kanallarına karşı
antikor oluşumu neden olur.)