kolokwium 3 - mięśnie

jak wykonuje się preparat nerwowo-mięśniowy z żaby?

ogłuszyć, zniszczyć mózg i rdzeń kręgowy igłą preparacyjną; ściągnąć skórę; wypreparować nerw kulszowy ze splotem lędźwiowym i mięsień łydkowy ze ścięgnem Achillesa; oddzielić mięsień łydkowy od kości do wysokości stawu kolanowego; wyciąć staw z mięśniem

podstawowe przyrządy używane w pracowni fizjologicznej

indukcyjny aparat saneczkowy du Bois-Reymonda, elektrody szpilkowe, przerywacze elektryczne, przerywacz rtęciowy Bernsteina, miograf, kimograf

do czego służy indukcyjny aparat saneczkowy du Bois-Reymonda?

aparat wytwarza impulsy elektryczne, służące do pobudzania tkanek

do czego służą elektrody szpilkowe?

do bezpośredniego przekazywania bodźców elektrycznych

do czego służą przerywacze elektryczne?

urządzenia do zamykania i przerywania prądu (klucze)

do czego służy przerywacz rtęciowy Bernsteina?

służy do wytwarzania impulsów o dużej częstotliwości

co to miograf?

przyrząd do mechanicznego rejestrowania zjawisk ruchowych (stolik, dźwignia, pisak)

co to kimograf?

przyrząd przesuwający płaszczyznę, na której znaczy się wykres badanych zjawisk

skurcz pojedynczy - co to?

Skurcz wywołany pojedynczym bodźcem progowym lub nadprogowym

skurcz izotoniczny - co to?

skurcz, w trakcie którego zmienia się długość kurczącego się mięśnia, a napięcie jest stałe

skurcz izometryczny - co to?

skurcz w trakcie którego długość mięśnia nie zmienia się, a zmienia się napięcie

skurcz auksotoniczny - co to?

skurcz, w trakcie którego zmienia się zarówno długość jak i napięcie mięśnia

jakie fazy można wyróżnić na krzywej izotonicznego skurczu pojedynczego?

faza utajonego pobudzenia, faza skurczu, faza rozkurczu

faza utajonego pobudzenia - charakterystyka

obejmuje czas upływający między zadziałaniem na mięsień skutecznego bodźca, powodującego powstanie w błonach komórek mięśniowych potencjałów czynnościowych a początkiem skurczów komórek

faza skurczu - charakterystyka

odpowiada momentowi wnikania filamentów cienkich (aktynowych) między filamenty grube (miozynowe)

faza rozkurczu - charakterystyka

odpowiada momentowi wysuwania się filamentów cienkich (aktynowych) z pomiędzy grubych (miozynowych)

czas trwania skurczu pojedynczego dla żaby

wynosi około 100ms z tego na okres utajonego pobudzenia przypada około 10ms, na okres skurczu 40 ms i rozkurczu 50 ms

bodziec (podnieta) - co to?

nagła i dostatecznie silna zmiana w środowisku zewnętrznym lub wewnętrznym, która powoduje wzbudzenie impulsu nerwowego czyli przejście komórki ze stanu spolaryzowanego do czynnego stanu depolaryzacji

pobudliwość - co to?

zdolność reagowania żywych komórek na działanie różnych bodźców zmianą swej struktury lub wszczęciem, nasileniem albo osłabieniem charakterystycznej dla tych komórek funkcji

podział bodźców ze względu na wielkość (siłę) podniety

podprogowe, progowe, ponadprogowe, maksymalne, ponadmaksymalne

bodźce podprogowe - co to?

bodźce, które nie przełamują stanu spoczynkowego drażnionego neuronu

bodźce progowe - co to?

bodźce, które przełamują próg pobudliwości, jest to pierwsza podnieta skuteczna, wywołująca minimalny wizualny efekt, która jest zarazem miarą wrażliwości nerwu na podniety

od czego zależy skuteczność bodźca?

od rodzaju bodźca, siły bodźca i czasu jego działania

sumowanie podniet podprogowych - kiedy następuje?

następuje, gdy tkanka jest drażniona serią podniet podprogowych, szybko następujących po sobie

sumowanie podniet podprogowych - mechanizm działania

każda z podniet podprogowych nie daje reakcji, ale wywołuje pobudzenie miejscowe, które nie rozprzestrzenia się ale pozostawia ślad; przy kilku podnietach działających kolejno pobudzenia te sumują się, aż będzie osiągnięta wielkość progowa

właściwości fizjologiczne włókien mięśniowych

pobudliwość, zdolność przewodzenia fali pobudzenia, kurczliwość

pobudliwość - charakterystyka

zdolnością wytwarzania potencjału czynnościowego w odpowiedzi na działanie bodźców (funkcja związana z sarkolemą)

zdolność przewodzenia fali pobudzenia - charakterystyka

wzdłuż całego swojego przebiegu (funkcja związana z sarkolemą)

kurczliwość - charakterystyka

zdolnością do skracania się pod wpływem pobudzenia (funkcja związana z miofibrylami znajdującymi się w sarkoplazmie)

co jest możliwe dzięki skurczom mięśni szkieletowych zachodzących pod wpływem impulsów nerwowych?

przemieszczanie się organizmu w przestrzeni, zmiany ułożenia części ciała względem siebie, utrzymanie postawy ciała

skład chemiczny mięśni

75% -woda; 20% - białko; 5% - inne (ATP, fosfokreatyna)

białka mięśni

białka strukturalne (50% - kurczliwe, 20% - inne); białka rozpuszczalne (20% - albuminy, 10% - enzymatyczne)

warstwy tkanki łącznej mięśnia szkieletowego

namięsna (epimysium), omięsna (perimysium), śródmięsna (endomysium)

namięsna (epimysium) - charakterystyka

warstwa, która wnika do wnętrza mięśnia, dzieląc go na pęczki, łączy zatem włókna mięśniowe

omięsna (perimysium) - charakterystyka

otacza pęczki mięśniowe

śródmięsna (endomysium) - charakterystyka

warstwa tkanki łącznej, która otacza pojedyncze włókno mięśniowe w pęczku mięśniowym

jak mięsień łączy się z kością?

za pomocą ścięgna, czyli pasma mocnej tkanki łącznej

miofibryle - charakterystyka

zajmują 80 % objętości włókna i mają poprzeczne prążki spowodowane naprzemiennym występowaniem w nich odcinków (prążków) jasnych – izotropowych (odcinki I) i odcinków (prążków) ciemnych – anizotropowych (odcinki A)

skąd bierze się poprzeczne prążkowanie całego mięśnia?

w sąsiadujących ze sobą miofibrylach odcinki jasne i ciemne stykają się ze sobą i w ten sposób tworzą poprzeczne prążkowanie całego mięśnia

jaka linia określa granice sarkomeru?

linia Z

miofilamenty - co to?

liczne nitki białkowe, z których składają się miofibryle

jakie miofilamenty można wyróżnić w obrębie sarkomeru?

miofilamenty (nitki) grube i miofilamenty (nitki) cienkie

miofilamenty (nitki) grube - charakterystyka

zbudowane z miozyny, leżą w partii centralnej sarkomeru i tworzą ciemny odcinek A

miofilamenty (nitki) cienkie - charakterystyka

zbudowane z aktyny; przyczepione są jednym końcem do linii Z ograniczających sarkomer, wchodzą częściowo z obu stron między nitki grube, z nich głównie zbudowany jest jasny odcinek miofibryli I

jakie białka wchodzą w skład sarkomeru?

aktyna, miozyna, tytyna, alfa-aktynina, nebulina

tytyna - funkcja

łączy filamenty miozynowe z linią Z

alfa-aktynina - funkcja

łączy aktynę z linią Z

białka towarzyszące aktyny

tropomiozyna, troponina (troponin-complex Tn)

podjednostki troponiny

TnI - hamująca; TnT- odpowiedzialna za przyłączanie tropomiozyny; TnC - dpowiedzialna za przyłączanie Ca2+

układ sarkotubularny - funkcja

Uwalnianie i usuwanie jonów wapnia do/z sarkoplazmy; stanowi morfologiczne podłoże, po którym pobudzenie przekazywane jest z układu pobudliwego na układ kurczliwy, tzn. z sarkolemy na miofibryle

co wchodzi w skład układu sarkotubularnego?

siateczka sarkoplazmatyczna (retikulum sarkoplazmatyczne) i kanalikowy układ poprzeczny (układ T)

rola siateczki sarkoplazmatycznej w układzie sarkotubularnym

tworzy sieć drobnych kanalików, których wnętrze wypełnione jest płynem pozakomórkowym, zwykle w okoloicy linii Z kanaliki rozszerzają się i tworzą tzw. cysterny, w których znajduja się ziarnistości magazynujące znaczne ilości wapnia

rola kanalika poprzecznego (kanalika T) w układzie sarkotubularnym

powstaje wskutek uwypuklenia się sarkolemy do wnętrza włókna mięśniowego, zaczyna sie i kończy na powierzchni sarkolemy, czyli łączy wnętrze włókna mięśniowego z otaczającym je środowiskiem

ślizgowa teoria skurczu - mechanizm

wciąganie cienkich nitek aktyny pomiędzy grube nitki miozyny (nitki nie zmieniają przy tym swojej długości), wciąganie następuje dzięki ruchowi poprzecznych mostków (główka miozyny zaczepia się o nitki aktyny), energii dostarcza rozpad ATP

ślizgowa teoria skurczu - rola jonów wapnia Ca2+

jony wapnia, uwolnione podczas pobudzenia z ziarnistości cystern, tworzą ogniwa łączące ze sobą dodatnio naładowane końce mostków z ujemnie naładowanymi miejscami na nitkach aktyny (aktyna i miozyna łączą się w aktomiozynę za pomocą wapnia)

co uruchamia elementy kurczliwe w pobudzonym mięśniu?

wolne jony wapnia uwolnione przez potencjał czynnościowy

co blokuje działanie hamujące łączenie się aktyny z miozyną w okresie rozkurczu układzie troponina-miozyna

wzrost przepuszczalności błony cystern i uwalnianie zmagazynowanych jonów wapnia, które dyfundują pomiędzy miofilamenty i wiąża się z układem troponina-tropomiozyna

co aktywuje enzym ATP-azę miozynową?

powstająca aktomiozyna

ATP-aza miozynowa - funkcja

rozkładając ATP uwalnia energię dla skurczu mięśni

co dzieje się z nadmiarem jonów wapnia Ca2+ w sarkompazmie?

nadmiar jonów wapnia usuwają z sarkoplazmy kanaliki siateczki sarkoplazmatycznej, kumulując je w ziarenkach cystern (reakumulacja)

co dzieje się z jonami wapnia Ca2+ w trakcie skurczu?

jony wapnia przechodzą przez błony z cystrn siateczki (wysokie stęzenie) do włókienek mięśniowych (niskie stęzenie), po skurczu przenoszone są przeciw kierunkowi spadku stężeń (pompa wapniowa, pracująca na koszt energii ATP)

sprzężenie pobudzeniowo-skurczowe - schemat

Ca2+ uruchamiają elementy kurczliwe -> wzrost przepuszczalności błony cystern uwalnianie zmagazynowanych Ca2+, które wiążą się z układem troponina-tropomiozyna -> aktomiozyna aktywuje ATP-azę miozynową -> usuwanie nadmiarów Ca2+ z sarkoplazmy -> skurcz

co dzieje się z ATP w czasie skurczu?

rozkłada się na ADP i nieorganiczny ortofosforan, a uwalniana przy tym energia chemiczna zamieniana jest na energię mechaniczną pracy oraz ciepło

skąd bierze się energia do odtworzenia ATP?

energii do odtworzenia ATP (niewielki zapas energii w mięśniu) dostarczają procesy rozkładu związków organicznych: głównie glikoliza i proces fosforylacji tlenowej; źródłem najszybciej dostarczanej energii do odbudowy ATP jest fosfokreatyna

reakcja miokinazowa

do resyntezy ATP dochodzi kosztem energii wyzwalanej przy rozpadzie 2 cząsteczek ADP, z powstawaniem AMP; w pracującym mięśniu rośnie poziom ADP i AMP

funkcje ATP w mięśniu szkieletowym

dostarcza energii dla pompy sodowo-potasowej, jest źródłem energii dla wytworzenia mostków miozynowo-aktynowych, dostarcza energii dla pompy wapniowej w siateczce sarkoplazmatycznej, jest niezbędny do rozłączenia mostków miozynowo-aktynowych

od czego zależy siła (amplituda) skurczu?

ilości włókien mięśniowych uczestniczących w reakcji i ilości włókien nerwowych pobudzonych powyżej progu pobudliwości oraz sumowania przestrzennego i czasowego (falowego)

sumowanie przestrzenne - co to?

sumowanie skurczów poprzez zwiększenie ilości kurczących się jednocześnie jednostek motorycznych

sumowanie czasowe (falowe) - mechanizm

zachodzi przez zwiększenie liczby impulsów napływających w jednostce czasu do poszczególnych jednostek motorycznych; następuje wzrost ich częstotliwości kurczenia się

sumowanie czasowe (falowe) - na czym polega?

polega na schodkowym nakładaniu się następujących po sobie skurczów w pojedynczej jednostce motorycznej i obserwowane jest wtedy, gdy kolejny skurcz następuje przed całkowitym zakończeniem poprzedniego

sumowanie przestrzenne i czasowe w warunkach fizjologicznych

w warunkach fizjologicznych sumowanie przestrzenne i czasowe zachodzi zazwyczaj jednocześnie w obrębie tego samego, kurczącego się mięśnia

jaką amplitudę ma zsumowany skurcz?

zsumowany skurcz ma amplitudę większą niż skurcz pojedynczy

dlaczego zsumowany skurcz ma amplitudę większą niż skurcz pojedynczy?

tłumaczy się to kumulacją jonów wapnia w sarkoplazmie miocytu, co pozwala na dłuższe utrzymanie się szczytowej aktywności elementów kurczliwych i zwiększenie pobudliwości mięśnia na kolejno działające bodźce skurczowe

jakie białka utrzymują układ heksagonalny mięśnia

stabilizacyjne białka wewnątrzsarkomerowe: miomezynę, nebulinę i tytynę (konektyna)

nebulina - położenie

od linii Z wzdłuż aktyny

miomezyna - charakterystyka

wewnątrzsarkomerowe białko; łączy sąsiadujące ze sobą ogonki miozynowe

jakie białka odpowiadają za spoczynkowy tonus mięśnia

tytyna, miomezyna i nebulina są odpowiedzialne za spoczynkowy tonus mięśnia, tworząc tzw. równoległy element sprężysty mięśnia

co dzieje się w trakcie rozciągania mięśnia?

narasta bierne napięcie mechaniczne – mięsień wykazuje sprężystość – elastyczność

od czego zależy sprężystość mięśnia?

elementów kurczliwych; elementów sprężystych ułożonych w stosunku do mięśnia równolegle (tytyna i śródmięsna i omięsna); elementów sprężystych ułożonych w stosunku do mięśnia szeregowo (ścięgna na obu końcach)

tytyna - rozciągliwość

jest rozciągliwa w obrębie prążka I; działa jak guma – gdy mięsień jest rozciągany rozciąga się razem z nim, ale przy dalszym rozciąganiu chroni strukturę sarkomeru; przeciwdziała biernemu rozciąganiu mięśnia i wpływa na szybkość skracania się mięśnia

Laminina i dystrofina - co to?

to zewnątrzkomórkowe białka podporowe, które tworzą połączenie cytoszkieletu i sarkolemmy z macierzą zewnątrzkomórkową

desmina - co to?

białko utrzymujące przestrzenne uporządkowanie filamentów, rozciągając się od sarkolemmy przez linię Z aż do błony jądra komórkowego

zmęczenie mięśnia - charakterystyka

ograniczenie lub niezdolność wykonywania skurczu; zmniejszenie generowanej siły, szybkości skurczu i wydłużenie czasu koniecznego na wypoczynek; jest to reakcja fizjologiczna chroniąca przed nadmiernym wysiłkiem

zmęczenie mięśnia - procesy w mięśniu

nasilenie procesów beztlenowego pozyskiwania energii w skutek czego narasta stężenie kwasu mlekowego i obniża się pH i wzrasta stężenie nieorganicznych fosforanów (rozpad ATP), spowalnia to uwalnianie Ca2+ z cystern SR; zmniejszenie tempa resyntezy ATP

przykurcze - charakterystyka

dochodzi do nich przy znacznym zmęczeniu mięśniowym; przyczyną jest znaczne wyczerpanie ATP; brak możliwości rozłączenia mostków

stężenie pośmiertne - charakterystyka

bezpośrednio po śmierci mięśnie tracą swą elastyczność i pobudliwość; zanika poprzeczne prążkowanie; pojawia się kilka godzin po zgonie; rozwija się szybciej w mięśniach o intensywnym wysiłku (mm. gładkie, serce, przepona, mm. głowy, tułowia i kończyn)

stężenie pośmiertne - procesy w mięśniu

masowe połączenie się główek miozyny z aktyną; ustanie odtwarzania ATP; po 1-6 dniach w wyniku autolizy białek stężenie ustępuje; to nie skurcz tylko sztywność (rodzaj przykurczu)

skurcz koncentryczny

gdy mięsień ulega skróceniu

skurcz ekscentryczny

gdy mięsień ulega wydłużeniu