دور العضلات الهيكلية المخططة في تحويل...

12

12

[email protected] األستاذ عسيلي :إنجاز التأهيلية سعيد المسيرةالثانويةتيزنيت الخضراء

تحويل : 2الدرس في المخططة الهيكلية العضالت دورالطاقة

المرجعي اإلطارتسجيالت- العضلية تحليل ؛ التقلصات

؛- العضلي للتقلص المرافقة والكيميائية الحرارية الظواهر تحديد؛- المخططة العضلية الخلية بنية وفوق بنية بتوظيف العضلي التقلص آليات تفسير

استهالك- ) العضلي التقلص آليات ( ATPتعرف ؛ العضلي للتقلص الالزمة الطاقة وإنتاجتجديد- كيفية تجديده .ATPإبراز طرق مختلف تحديد مع

مقدمـــة

تركيب إلى التخمر أو التنفس بواسطة العضوية المادة في الكامنة الطاقة تحرير الغني ATPيؤدي. الجسم في تبقى أن الطاقة لهده يمكن وال ، بالطاقة

تتطلب : كلها وحرارية وميكانيكية تركيبية متعددة بأنشطة الجسم خاليا تقوم أخرى جهة منللطاقة . استهالكا

نشاط ) بحركات القيام من وتمكن العظمي بالهيكل مرتبطة عضلة كل هي الهيكلية العضلةباالهتياجية( عامة بصفة وتتميز التقلص طريق عن لعامل ميكانيكي االستجابة على القدرة أي

. التقلص على القدرة أي والقلوصية مهيجتسجيالت 1 العضلية تحليل التقلصات

العضلية : .1.1 التقلصات تسجيل

النخاع و الدماغ مخربة لضفدعة الساق بطن عضلة نوصلراسمة يسمى الذي العضلي التقلص تسجيل بجهاز الشوكيمباشرة غير أو مباشرة بطريقة إما العضلة نهيج ثم عضلية ) يسمى) تسجيل على فنحصل الوركي العصب تهييج

عضلي . مخطط

التجريبية العدة 2.1 : عليها. المحصل العضلية التسجيالت تحليل

ب : الخاصية تسمى العضلة تتقلص ، فعالة اإلهاجة تكون . القلوصيةعندما : واحدة الهاجة العضلة استجابة

على فنحصل تستجيب فعاال واحدا تهييجا العضلة تهييج عنديسمى عضلي العضلية مخطط الرعشة

مراحل عدة الى العضلية الرعشة تقسيم يمكن الكمون التي : مرحلة الزمنية المدة وهو الكمون زمن أو

تدوم . العضلية االستجابة بداية عن التنبيه لحظة تفصل . s 0.01حوالي

التقلص العضلة مرحلة طول فيها ينقص التي المرحلة وهيحوالي . تدوم األصلي الطول الى s 0.05ويعود

اإلرتخاء العضلة مرحلة طول فيها يعود التي المرحلة وهي . حوالي تدوم األصلي الطول . s 0.08الى

أطول مدة تدوم اإلرتخاء مرحلة أن التسجيل هذا تحليل من يظهرالتقلص مرحلة من

o : طول تغيرات مع العضلة توتر تغيرات تتناسب ملحوظةالعضلة.

الوحدة واألرض الحياة علوم شعبة باك في : 2الدرس 1الثانية المخططة الهيكلية العضلة دورالطاقة تحويل

mailto:[email protected]

12

12


o : متصاعدة شدة ذات متباعدة الهاجات العضلة استجابة

الشدة : تسمى S1 التحليل و العضلي التقلص تحدث فعالة ال غير . شدةالشدة . S2 الشدة هذه تسمى استجابة أول فيها تحدث . الريوبازأو العتبةالتي

الشدة من تصل S3 انطالقا عندما و التقلص وسع ازداد كلما االهاجة شدة ارتفعت كلما وإلى االهاجة . S4 الشدة شدة ارتفعت مهما القصوى قيمته في الوسع عندئذ يظل

األلياف التفسير : عدد يزداد و إال االهاجة شدة ازدادت كلما و عضلية ألياف عدة من العضلة تتكونلبعضها العضلية األلياف استجابة تضاف بحيث اإلجمال أو التجنيد بقانون يعرف ما وهو المستجيبة

البعض.قصوى . قيمة وفي ثابتا الوسع يبقى األلياف كل تستجيب عندما

o : فعالة و متماثلة و متتالية الهاجات العضلة استجابة

انتهاء- بعد الثاني التهييج وقع إذارعشات على نحصل األولى االستجابة

لها . نفس معزولة الوسع مرحلة- خالل الثاني التهييج وقع إذا

تلتحم األولى االستجابة االرتخاءعلى فنحصل تام غير بشكل االستجابتان

. أكبر استجابة بوسع ثانية رعشةمرحلة- خالل الثاني التهييج وقع إذا

االستجابتان تلتحم األولى االستجابة تقلصواحدة بشكل رعشة على نحصل و كبر.أوسع ذات تام

o : المتقاربة و المتماثلة االهاجات من لسلسلة العضلة استجابةالفعالة اإلهاجات من سلسلة العضلة على نسلط

مرة كل في الثانية اإلهاجة تتم بحيث والمتتاليةارتخاء مرحلة . في السابقة اإلستجابة

وسعها برتفع عضلية رعشات على نحصلغير اإلستجابات وتبقى يستقر أن الى تدريجيا

المخطط : هذا يسمى تاما اللتحاما ملتحمة . التام الغير بالكزاز العضلي

مرحلة عندما في مرة كل في الثانية اإلهاجة تتم . السابقة اإلستجابة تقلص

وسعها برتفع عضلية رعشات على نحصل



12

12


اإلستجابات وتلتحم يستقر أن الى تدريجياالعضلي : المخطط هذا يسمى تاما اللتحاما

التام بالكزازالع الجهاز من متواصل تنبيه عن ينتج تام كزاز عن عبارة الجسم في للعضلة الطبيعي بواسطة صالتقلص بي

. متقاربة و مستمرة عصبية سياالتo العضلي التعب

طويلة مدة متتالية عديدة مرات العضلة تهييج عندعن تتوقف ثم اإلستجابة وسع تدريجيا ينخفض

بالتعب تصاب العضلة أن نقول ، اإلستجابة

رعشة على فنحصل واحد لتنبيه العضلة نخضعلسلسلة C1عضلية نخضعها ذلك بعد من ،

. Cnحتى … C2 , C3 االهاجات

عضلية رعشة مقارنة التعب قعند وبعد بلإلى يؤدي العضلي التعب ان يتبين العضلي

اإلستجابة وسع اإلرتخاء و انخفاض مدة ارتفاعالعضلي .

العضلي. 2 للتقلص المرافقة الظواهر : التالية ) ( الظواهر الميكانيكية الظواهر العضالت تقلص إلى إضافة يالحظ الرياضي التمرين خالل

العضالت- . حرارة درجة ارتفاعكمية- : ارتفاع عنه ينتج التنفسي التردد و O2ارتفاع المطروح CO2 المستهلك . الدموي- الصبيب و القلبي التردد ارتفاع

أن نقول أن وكيميائية .يمكن حرارية أخرى ظواهر تصاحبها ميكانيكية ظاهرة العضلي التقلصالحرارية .1.2 الظواهر

o العضلي النشاط اثناء الحرارة درجة تغيرات قياسالمناولة :

جدا . قصيرة مدة تدوم والتي جدا الضئيلة الحرارة درجة تغيرات لقياس الحراري العمود نستعملمتلفين معدنين من ابرة كل تتكون ، كهروحراريتين ابرتين من الحراري العمود النحاس: يتكون

مثال . عند . والنيكل ثابتة مرجعية حرارة درجة في باألخرى ويحتفظ العضلة في اإلبرتين أحد تغرزشدته تتناسب كهربائي تيار عنه يتولد اإلبرتين بين الحرارة درجة في اختالف يظهر ، العضلة تقلص

. المالحظة . للتغيرات ترجمة الذبذبات كاشف يعطي المتقلصة العضلة حرارة درجة معالرعشة وبعد خالل المحررة الحرارة لكمية منحنيات شكل على ترجمة ب و أ الشكالن يعطي

العضليةo : عليها المحصل النتائج تحليل

مرحلين في العضلة طرف من الحرارة تطرحأساسيتين:

: العضلية- الرعشة خالل تحرر األولى المرحلةوجيزة مدة وتستغرق األولية الحرارة s 0.3وتسمى

اآلخر والجزء التقلص مرحلة خالل منها جزء ويحرر . االرتخاء مرحلة خالل

: وتسمى- العضلية الرعشة بعد تحرر الثانية المرحلة



12

12


وتستغرق أضعف شدة ذات وهي المتأخرة الحرارةدقيقتين . إلى دقيقة أطول مدة

التفاعالت من نمطين هناك أن النتائج هذه تبينهذه . العضلي القلص وبعد خالل تتدخل الكيميائية

تحرر لذلك ونتيجة للطاقة مستهلكة التفاعالتالحرارة .

والطاقية .2.2 الكيميائية الظواهرo العضلي للتقلص ضرورية عناصر

حلمأة . توقف المادة هذه ينعدم ان الى العضلية اللييفات توتر ينخفض ساليركان مادة إضافة عندATP .

حلمأة العضلي التقلص . ATPيتطلبأيونات فعل تمنع مادة إضافة . +Ca2عند ينعدم ان الى العضلية اللييفات توتر ينخفض

ايوناتCa2+ . العضلي للتقلص ضروريةo : تجديد العضلي التقلص أثناء الطاقة الحرارة ATPمصادر وتحرير

الدم بتحليل وذلك معايرات باحثان أنجز ، العضلي التقلص أثناء المستعملة الطاقة مصادر لمعرفةالعضلة . هذه نشاط وبعد الراحة حالة في لحصان العليا للشفة الرافعة العضلة من والخارج الداخل

النتائج : الجدول يلخصمن كلغ لكل ساعة في

العضلةراحة في نشاط عضلة في عضلة

المخترق الدم حجمللعضلة

لتر 56.325لتر 12.220

O2 لتر بـ 0.3075.207المستعملCO2 لتر بـ 0.2205.950المطروح

ب المستعمل الكليكوزغرام

2.042 8.432

المستعملة البروتيداتغرام ب

00

ب المستعملة الدهونغرام

00

: يالحظ العضلي النشاط حالة في العضلة يخترق الذي الدم حجم ارتفاع المستهلكة األكسجين كمية ارتفاع كمية المطروحة CO2ارتفاع المستهلكة الكليكوز كمية ارتفاع

. التقلص خالل الكربون أوكسيد ثنائي وتطرح واألكسجين الكليكوز العضلة تستعملو اللبني والحمض الغليكوجين من كل كمية بمعايرة أزمنة و ATPنقوم في الفوسفوكرياتين

( )t1مختلفة : أ ( )t2و الجدول ب ( )t3و الجدول ج .الجدول

أ قبلالجدولالتقلص

بعدالتقلص

الغليكوجين

1.621.21

الحمضاللبني

1.51.95

ATP22

ب قبلالجدولالتقلص

بعدالتقلص

الغليكوجين

1.621.62

الحمضاللبني

1.51.5

ATP22

ج قبلالجدولالتقلص

بعدالتقلص

1.621.62الغليكوجين الحمضاللبني

1.51.5

ATP201.51.5الفوسفوكريا



12

12


الفوسفوكرياتين

الفوسفوكر1.51.5ياتين

تين1.50.5

الزمن ( t1في داخل ) اللبني الحمض كمية وارتفاع الكليكوجين كمية انخفاظ يالحظ ، أ الجدولالتقلص . بعد وذلك العضلة

الزمن ( )t2في ب كمية الجدول انخفاظ يالحظ التقلص . الفوسفوكرياتين، بعد وذلك العضلة داخلالزمن ( )t3في ج كمية الجدول انخفاظ يالحظ ،ATP . التقلص بعد وذلك العضلة داخل

الزمن ( t1في الطاقة : ) وتنتج الكليكوز الكليكوجين البداية في العضلة بواسطة ATPتستعملالتخمر .

الزمن العضلة : t2في الطاقة . تستعمل الستخالص الفوسفوكرياتينكمية المرحلتين هاتين إذا : ATPخالل ثابتة لـ تبقى تجديد .ATPهناك

الزمن الطاقة : t3في العضلة تستهلكالعضلي للتقلص متعددة طاقية مصادر هناك أن السابقة المعطيات كل خالل من لكن يتبين

جزيئة حلمأة هو العضلي للتقلص الالزمة للطاقة المباشر ATPالمصدر

ATP + H2O ADP + Pi + 7,3Kcal

التقلص حرارة شكل على يضيع اآلخر الجزء و العضلي التقلص في يستعمل الطاقة هذه من جزءيستغل تركيب ADPبينما ATPإلعادة

اللبنية الهوائية سريعة تفاعالتاألول : جزيئة التفاعل جزيئة ADPفسفرة أنزيم . ADPبواسطة التفاعل هذا يحفز أخرى

Myokinase

Enzyme MyokinaseADP + ADP ATP + AMP + اإلرتخاء حرارة

الثاني : فوسفاط التفاعل الكرياتين يسمى بالطاقة غني مركب على العضلية الخاليا تحتويCreatine - P

Phosphocréatine ADP + Creatine - P ATP + Creatine + حرارة االرتخاء

االرتخاء . حرارة خصوصا األولية الحرارة مصدر هي سريعة التفاعالت هذه . اللبني : التخمر لبنية الهوائية متوسطة تفاعالت

غياب لبني . O2في حمض إلى األخير هذا يختزل بيروفيك حمض إلى الكليكوز تفكيك وبعدC6H12O6 + 2ADP + 2Pi 2)CH3-CHOH-COOH( + 2ATP + حرارة متأخرة

انخفاض اللبني الحمض تراكم األنزيمات pHيسبب فعالية انخفاض بالتالي و ، العضلية الخاليا داخل. العضلي التعب إلى يؤدي مما العضلي اإلستقالب وانخفاض

هوائية بطيئة تفاعالتالتأكسدات O2بوجود في األخير هذا يدخل بيروفيك حمض إلى الكليكوز تفكيك وبعد

. المتأخرة الحرارة مصدر وهي الميتوكوندري داخل التنفسيةC6H12O6 + 6O2 + 36 )ADP + Pi ( 6CO2 + 6H2O + 36 ATP + متأخرة حرارة

o خالصةالمتفاعلة والمواد الطريقة النواتج

: سريعة طرقالطاقة استهالك

المتوفرة

ADP + ADP AMP + 1ATP حرارة Creatine-P + ADP Creatine + 1 ATPاإلرتخاء

بطيئة : طرقثم تجديدالطاقة استهالك

C6H12O6 + 2)ADP + Pi ( 2)CH3-CHOHCOOH( + 2ATP حرارة) C6H12O6 + 6O2 + 36 )ADP + Piالمؤخرة 6CO2 + 6H2O + 36ATP



12

12


خالل المحررة والحرارة المستعملة الطاقة مصادر لمختلف الزمني التسلسل التالية الوثيقة تلخصالعضلي . التقلص

العضلي. : 3 التقلص المخططة آليات الهيكلية العضلة بنية وفوق بنيةالمخططة . 3.1 الهيكلية العضلة بنية المجردة بالعين مالحظة

: ثديي حيوان عند الساق لعضلة عرضي مقطع

على الحتوائها أحمر لون وذات حزم شكل على منتظمة عضلية ألياف عدة من العضلة تتكونضخمة . عضلية خلية عضلي ليف كل يمثل األكسجين ينقل بروتيني مركب وهو الدموي الخضاب

عصبية . . مقاطع و دموية أوعية أيضا العرضي المقطع يظهر طوليا ممتدةالمخططة. 3. 2 الهيكلية العضلة بنية فوق : العضلية الخلية العضلي الليف بنية

عضلي للـيـف مجهرية مالحظة



12

12


التلوين بعد عضلية أللياف مجهرية لليف صورة تخطيطي رسمعضلي

على ) ( ممتدة عضلية لييفات عدة من يتكون نوى عدة على العضلية الخلية العضلي الليف يحتوي

الخلية . طول العضلي فوق الليف العضلي: بنية اللييف

عضلي للـيــيــف مجهرية مالحظة

عضلية مقطع للييفات عرضي

عضلي مجسم للييف1 ، ، 2عضلة عضلية ألياف ، 3حزمة عضلي لييف 4ليف

، ساركومير .5عضلي

فاتحة أشرطة تناوب من عضلي لييف كل داكنة Iيتشكل شريط Aوأشرطة كل وسط ويظهر ، المنطقة تدعى فاتحة منطقة الحز Hداكن يدعى قاتم خط فاتح شريط كل تسمى . Zووسط

حزي بين المحصورة والوظيفية Zالمنطقة البنيوية الوحدة األخير هذا ويعتبر ساركومير متتالين . العضلي للييف

من الساركومير العضلية : يتكون الخييطات من صنفين . ميوزين يدعى بروتين من مكونة سميكة خييطات . أكتين يدعى بروتين من مكونة دقيقة خييطات

الفاتح القاتم Iالشريط الشريط أما األكتين من فقط باستثناء Aمكون الخييطات من النوعين من يتكون.Hالمنطقة فقط الميوزين يتواجد حيث


ليف عضلي

ليف عضلي

ليف عضلي


http://mediatheque.parisdescartes.fr/doc/racine/j/jmdupont/229160Fibre_musc_striee.jpg

12

12


العضلية الخييطات بنية فوق : حوالي قطر لها الدقيقة الخييطات أو الفاتحة األكتين 7nmاألشرطة من وتتكون

األكتين ) ( . الدقيقة للخييطات إلكترونوغرافية صورة التالية الوثيقة تعطي

بهما ترتبط ملتويتين سلسلتين تشكل األكتين من الكروية الجزيئات مئات من األكتين خييط يتكون. التروبوميوزين بروتينات و التروبونين بروتينات

األنزيمي ) النشاط يكبح للميوزين ( ATPasiqueالتروبونينالوحدة واألرض الحياة علوم شعبة باك في : 2الدرس 1الثانية المخططة الهيكلية العضلة دور

الطاقة تحويل

ميتوكندريات حبيبات

الكليكوجين


http://www.ks.uiuc.edu/Research/telethonin/MuscleL1.jpg

12

12


على يتوفر مرتبطة . 4التروبونين المواقع هذه تكون عندما الكالسيوم بأيونات لإلرتباط مواقعالكابح نشاطه التروبونين يفقد بالكالسيوم،

ال حوالي : سميكةالخييطات الميوزين nm 15قطرها من وتتكون

الكل . يشكل خفيفة بروتينات اربعة ومن وممتدين ثقيلين بروتينين من الميوزين جزيئة تتكونورأسا . ساقا

خييطا لتشكل الميوزين من الجزيئات مئات المميوزين سميكة تتجمع من

Zالحز

العضلية اللييفات بين الميتوكندريات تصطف


الرأس

الســاق

جزيئة بنيةالميوزين

رؤو

س البروتينات الثقيلة

سيقان البروتينات

الثقيلة

صور

ة مجهرية لخييط غليظ


12

12


العضلي . 3.3 التقلص آلية تفسير

: واإلرتخاء التقلص الحالتين في الساركومير مالحظةاإلرتخاء حالة في التقلصوسارمومير حالة في لساركومير مجهرية مالحظة الصورتان تعطي



12

12


( : التقلص الحالتين في الساركومير مكونات أبعاد Repos ou aوالراحة ( ) Contraction ou bقارن . ). الساركومير تقلص كيفية استنتج

نالحظ : العضلي التقلص خاللالحزات تقارب . Zـ بينها فيمااألشرطة طول واستقرار الساركومير طول تقصير وبالتالي الفاتحة األشرطة طول اختزال ـ

القاتمة. المنطقة طول نقصان اختفائها . Hـ أحيانا و

. التقلص خالل الخييطات لهذه تقصير هناك فليس ثابتا يبقى القاتمة األشرطة طول أن بماالمنطقة طول نقصان الغليظة Hيبين الخييطات مع الدقيقة الخييطات تداخل

. الخييطات هذه تقصير عن وليس بينها فيما الخييطات انزالق عن التقلص ينتج اذن الراحة حالة وفي التقلص حالة في للساركومير تخطيطي رسم

العضلي لليف تقلص بحدوث يسمح الكالسيوم وجود . الميوزين خييطات مع األكتين خييطات انزالق كيفية تفسير

o أولية معطيات مجهرية مالحظة



12

12


المنطقة في الميوزين وخييطات األكتين لخييطات صورة التالية اإللكترونوغرافية الوثيقة تعطيA .

الميوزين رؤوس

من غليظ خييطالميوزين

من دقيق خييطاألكتين

المنطقة في الميوزين رؤوس بتدخل يتم األكتين خييطات مع الميوزين خييطات اانزالق أن Aيبدواألشرطة . من النوعين يتواجد حيث

للطاقة استهالك يصاحبه العضلي التقلص أن سابقا رأينا وقد

باألكتين (M)الميوزين .1 - (A)مرتبطة ميوزين : أكتين المركب . (A-M)تكونجزيئة .2 عن ATPتتثبت األكتين بانفصال يسمح ما وهو للميوزين الغليظ الخييط رأس على

المركب وتكون .M-ATPميوزين ATPالميوزينلحلمأة .3 أنزيم من الميوزين رؤوس المركب : ADP + Piالى ATPتتكون M-ADP-Piفيصبح

المركب مكونا باألكتين يرتبط الميوزين . A-M-ADP-Piالذي رؤوس تختزن المرحلة هذه فيحلمأة عن الناتجة .ATPالطاقة

في ) ( .4 األكتين خييطات انزالق الى عمل الى الطاقة تحويل الميوزين رأس دوران يؤديفينفصل الساركومير، مركز مرات . Piو ADPاتجاه المراحل نفس تعاد الميوزين رأس عن

. وهكذا عديدةكالتالي الدورة تتم

؟ الكالسيوم دور ما



12

12


و - الكالسيوم إضافة باألكتين ATPعند الميوزين رؤوس اتحاد نالحظ الميوزين و األكتين خييطات إلىحلمأة يحفز أنزيم بمثابة هو و األكتوميوزين مركب انزالق ATPوتشكل إلى تؤدي طاقة تحرير بالتالي و

الساركومير . مركز نحو األكتينمقنعة- تكون باألكتين الميوزين رؤوس اتحاد مواقع ألن األكتوميوزين مركب يتكون ال الكالسيوم غياب في

تروبوميوزين و تروبونين ببروتيناتايونات- تكون ، الراحة وصول . ++Caخالل عند العضلة وخارج الساركوبالزمية الشبكة تجاويف داخل

قنوات تنفتح ، للعضلة العصبية العضلية .++Caالسيالة اللييفات في يحرر الذيأيونات- بالوحدة ++Caترتبط الوحدات :Cنوعيا باقي بنية تغير ذلك عن وينتج التروبونين من

. Tوالتروبونين Cالتروبونين بالميوزين- األكتين ارتباط موقع تروبوميوزين تروبونين المركب يحرر

األكتين- بخيطات الميوزين رؤوس ترتبط

؟ الكالسيوم مصدر مابهذا - غنية الداخلية السيتوبالزمية الشبكة بينما للكالسيوم يفتقر العضلية الخلية ساركوبالزم

األيون. أيونات العضلية للخلية الداخلية السيتوبالزمية الشبكة تحرر ، العضلية األلياف إهاجة داخل +Ca2عند

الساركوبالزم .o العضلي التقلص مراحل

فتحرر مستعرضة أنابيب عبر الداخلية السيتوبالزمية الشبكة إلى العصبية السيالة تصل التنبيه عندالكالسيوم .

. مكشوفا باألكتين الميوزين تثبيت مكان يصبح الكالسيوم بوجوداألكتوميوزين مركب باألكتين . تشكل الميوزين رؤوس اتحاد نتيجة

بالتالي ATPحلمأة و الميوزين رؤوس دوران إلى تؤدي طاقة تحرير و الميوزين برؤوس المرتبطة . للميوزين بالنسبة األكتين خييطات انزالق

السيتوبال الشبكة إلى الكالسيوم ضخ يتم التنبيه توقف اتحاد زعند مواقع فتصبح الداخلية ميةجزيئات تثبيت يتم و جديد من مقنعة باألكتين الميوزين الميوزين ATPرؤوس رؤوس على جديدة

. االرتخاء فيحدث األكتين عن الميوزين رؤوس انفصال إلى يؤدي مما



12

12


خالصةحلمأة عن الناتجة الطاقة العضلة ( ATPتحول انزالق ) إلى كيميائية بالنسبة طاقة األكتين خييطات

) ( ) حرارية ) طاقة حرارة شكل على الطاقة هذه من جزء يصرف و ميكانيكية طاقة للميوزين . الحرارية و الميكانيكية حالتها إلى الكيميائية حالتها من للطاقة محول إذن فالعضلة



12

12




دور العضلات الهيكلية المخططة في تحويل...

Documents