az izomkontrakció alapjai, az izomsejtek típusai és...
TRANSCRIPT
-
A vzrendszer, az izomkontrakci alapjai, az izomsejtek tpusai s
mkdsk
-
bels csontos vz
Az ember csontvza s izomrendszere
a vzizmokat beidegzidegek eredete
vzizomrendszervzizomzat tmege a teljes testtmeg 40-45 %-a felnttbenfizikai munka (edzettsg) s nem befolysolja azizomtmegetmozgs aktv szerve test vznak (a csontoknak)egymshoz kpesti elmozdtsalegtbb izom kt klnbz csonton tapad inakkal, kzbenthidal egy vagy tbb zletet is
motoros agyidegmagvak fej izmai
gerincveli motoneuronok trzs s vgtagok izmai
-
A csontok tpusai
hossz, csves csontok(pl. felkarcsont)
lapos csontok(pl. szegycsont)
rvid, kbs csontok(pl. kztcsontok)
szablytalan csontok(pl. csigolyk)
mag alak csontok(pl. trdkalcs-csont)
-
A csontok felptse, funkciik I.A csves csontok felptse
a sejtkztti llomny mineralizldik (kalcium-foszft) kemnysg, tart-tmaszt kpessg
a sejtkztti llomny szerves rsze (ktszveti rostok, ms fehrjk, proteogliknok) a csont rugalmassgt adja
kerek-ovlis csontegysgek (osteon), centrumukban halad a vrerekkel kitlttt Havers-csatorna, krltte a sejtkztti llomny prhuzamos lemezei (kollagn rostok proteoglikn alapllomnyban)
a lemezek kztt regecskkben csontsejtek (oszteocitk)
csonthrtya (periosteum) vd s tpll rzkszervi funkci a csontsrls nagyon
fjdalmas szerepe van vastagsgbeli nvekedsben elengedhetetlen a csont regenercijhoz
szivacsos llomny a terhelsnek megfelelen tpl a csontfal
sejtek (oszteoklasztok) ltal
A csontok ltalnos szerkezete
-
A lapos csontok felptseA csves csontok nvekedse (chondralis csontosods)
A csontok felptse, funkciik II.
o csak tmr s szivacsos csontllomny
o agykoponya csontjai, szegycsont
a legtbb csont porcos telepknt kezd el fejldni s fokozatosan alakul t csontt
hossz csves csontok: test rsz = diafziss zletet kialakt vgrsz (2db) = epifzis
a hossznvekedst az epifzis porckorongok biztostjk (sejtjeik osztdnak s a csonttelep hosszt nvelik)
-
A csontok kapcsoldsa
gmbizlet3 (sok) tengely
tojszlet2 tengely
hengerzlet1 tengely
Porcos kapcsolds- hialinporc vagy vegporc
- kollagnrostos porc
porckorong
csigolyatest
rezgscsillapts
Ktszvetes kapcsoldsVarratos kapcsolds(koponya)
sszeolvads (keresztcsont)
Az zletek felptse,mozgsi lehetsgei
-
A gerincoszlop felptse
keresztcsont(5)
farokcsont(4-6)
nyakcsigolyk(7)
htcsigolyk(12)
gykcsigolyk(5)
A csontvz elemei
A szegycsont s a bordk
A koponya csontjai
-
lapocka
kulcscsont
felkarcsont
orscsont
singcsont
kztcsontok
kzkzpcsontok
ujjpercek
A vgtagok csontjai
lbtcsontok
lbkzpcsontok
ujjpercek
combcsont
spcsont
szrkapocscsont
trdkalcs
A fels vgtag csontjai Az als vgtag csontjai
medencecsont
keresztcsont
-
Az izomszvet
szvettanilag eltr tpusok (sima, vz- s szvizom), de azonos sszehzdsi mechanizmus: aktin-miozin rendszer
(testtarts- s mozgsszablyozs, lgzizmok, arc mimikai izmai, kls zrizmok, szemizmok, stb ....)
VzizomVzizom
SimaizomSimaizom
SzvizomSzvizom
-
1) elszr elektromos aktivci - akcis potencil (fekete)2) aztn adott ksssel ( latencia) mechanikai munka (piros)
elektromos aktivci utni mechanikai aktivci ltrejtte elektromechanikai csatols
A klnbz izomszvetek aktivcija
szvettani kp
-
A vzizom felptse
csont
n
izomkteg
izomrost (izomsejt)
miofibrillum
izomplya
filamentum
mozgat ideg
kapillris
sejtmag
harntcskolat
szarkoplazmaszarkolemma
miofibrillum
izomrost (izomsejt)
izomkteg
ktszvetes burok
csont
n
izomkteg
izomrost (izomsejt)
miofibrillum
izomplya
filamentum
mozgat ideg
kapillris
sejtmag
harntcskolat
szarkoplazmaszarkolemma
miofibrillum
izomrost (izomsejt)
izomkteg
ktszvetes burok
vzizom: nnal csonthoz rgzl
miofilamentum: aktin (vkony) s miozin (vastag) filamentumok
miofibrillum: szarkomra szerkezet, harntcskolat
izomrost: sokmagv izomsejt (szinccilis) izomkteg: izomplya (ktszvetes burok + erek, idegek) bortja
- szarkolemma burkolja
- szarkoplazma (izomsejt citoplazmja)
- belsejben sszehzdsra kpes fehrjerendszer
(testtarts- s mozgsszablyozs, lgzizmok, arc mimikai izmai, kls zrizmok, szemizmok, stb ....)
-
A vzizomsejtek felptse
retlen mioblaszt
sejtek fzija
egy izomkteg rszlete
egy izomrost (izomsejt) rszlete
sejtmag
szarkoplazmaszarkolemma
mitokondrium
mitokondrium
ktszvetes burok
izomrost miofibrillum
miofibrillum
sejtmag
szarkolemmaszarkoplazma
vastag filamentum (miozin)
vkony filamentum (aktin)
Z-vonal
miofibrillum
szarkomer
T-tubulusszarkoplazms
retikulum
retlen mioblaszt
sejtek fzija
egy izomkteg rszlete
egy izomrost (izomsejt) rszlete
sejtmag
szarkoplazmaszarkolemma
mitokondrium
mitokondrium
ktszvetes burok
izomrost miofibrillum
miofibrillum
sejtmag
szarkolemmaszarkoplazma
vastag filamentum (miozin)
vkony filamentum (aktin)
Z-vonal
miofibrillum
szarkomer
T-tubulus
retlen mioblaszt
sejtek fzija
egy izomkteg rszlete
egy izomrost (izomsejt) rszlete
sejtmag
szarkoplazmaszarkolemma
mitokondrium
mitokondrium
ktszvetes burok
izomrost miofibrillum
miofibrillum
sejtmag
szarkolemmaszarkoplazma
vastag filamentum (miozin)
vkony filamentum (aktin)
Z-vonal
miofibrillum
szarkomer
T-tubulusszarkoplazms
retikulum
az izom teljes hosszban nyl, sokmagv sejt (szincicilis sejt)
szarkolemma (sejthrtya) burkolja, belsejben szarkoplazma(citoplazma)
szarkolemma betremkedsek: T-tubulus rendszer + szarkoplazms retikulum
sok mitokondrium, hosszanti rendezettsg miofibrillumok
-
A miofibrillum felptse, a szarkomera
harntcskolat: hossztengely mentn anizotrp (A, ketts fnytr, stt) s izotrp (I, gyengn fnytr, vilgos) svok vltakozsa
szarkomer: kett Z lemez kztti egysg
Z-korong Z-korong
Z-korongZ-korong
M-vonal
M-vonal
vastag fil.
(miozin)
vkony fil.
(aktin)
vastag fil. (miozin)
vkony fil. (aktin)
titin
szarkomer
szarkomer
I-sv I-svA-sv
tfedszakasz
tfedszakaszH-sv
Z-korong Z-korong
Z-korongZ-korong
M-vonal
M-vonal
vastag fil.
(miozin)
vkony fil.
(aktin)
vastag fil. (miozin)
vkony fil. (aktin)
titin
szarkomer
szarkomer
I-sv I-svA-sv
tfedszakasz
tfedszakaszH-sv
miofibrillumokglikogn szemcsk
M-vonal M-vonalZ-lemez Z-lemez Z-lemez
I-sv I-sv I-sv
A-sv A-sv
szarkomer szarkomer
rvidls irnya
-
Z-korong Z-korong
Z-korongZ-korong
M-vonal
M-vonal
vastag fil.
(miozin)
vkony fil.
(aktin)
vastag fil. (miozin)
vkony fil. (aktin)
titin
szarkomer
szarkomer
I-sv I-svA-sv
tfedszakasz
tfedszakaszH-sv
Z-korong Z-korong
Z-korongZ-korong
M-vonal
M-vonal
vastag fil.
(miozin)
vkony fil.
(aktin)
vastag fil. (miozin)
vkony fil. (aktin)
titin
szarkomer
szarkomer
I-sv I-svA-sv
tfedszakasz
tfedszakaszH-sv
M-vonal
aktin troponin tropomiozin
miozin kthely (tropomiozin fedi)
A miofilamentumok szerkezete
vastag filamentum: miozin molekulk
vkony filamentum: aktin molekulk
- gyngysorszer struktra
miozin farok miozin fej
M-vonal- "golft": hossz farok, kt fej (ATPzaktivits)
- 2 irny rendezds, kzpen M vonalhoz rgzl
- miozin kthelyet alapllapot-ban a tropomiozin fedi
- tropomiozinhoz a troponin kapcsoldik (Ca2+ szint rzkels)
titin molekulk- a szarkomera rugja; Z vonal s M-
vonal kztt
-
Az izomkontrakci alapja: a szarkomera rvidlse
az A sv vltozatlan, mg az I sv rvidl
Z vonal
Z vonal
Z vonal
Z vonalI sv A sv
M vonal
I sv A sv I sv
elernyedt izom
rszlegesen sszehzdott izom
teljesen sszehzdott izom
aktin miozin
-
Az izomkontrakci alapja: a Ca2+-szint szablyozsa a citoplazmban I.
plazmalemmaszarkoplazms
retikulum
feszltsg
fgg Ca2+
csatorna
Ca2+ ionpumpa
Ca2+
T t
ub
ulu
s
T t
ub
ulu
s
aktin miozin
troponin
tropomiozin
citoplazmban nyugalomban alacsony Ca2+ szint: folyamatosan mkd ionpumpk
aktinon a miozin kthelyeket a tropomiozin fedi
szarkoplazms retikulum: bels Ca2+ raktr
-
Az izomkontrakci alapja: a Ca2+-szint szablyozsa a citoplazmban II.
plazmalemmaszarkoplazms
retikulum
feszltsgfgg
Ca2+-csatorna Ca2+ ionpumpa
Ca2+T t
ub
ulu
s
T t
ub
ulu
s
aktin miozin
Ca2+ + troponin
tropomiozin
Ca2+
akcis potencil ingerlet -> izomsejt membrnjn akcis potencil
feszltsgfgg Ca2+-csatornk nyitnak
intracellulris Ca2+-szint emelkedik
troponin + tropomiozin elmozdul
miozinfej aktinhoz kt, sszehzds
helyrellts: Ca2+-ionpumpk visszaszlltjk a Ca2+ ionokat a szarkplazmatikus retikulumba
-
A nyugalmi hossz %-a
Az
sszehz
ds
mrt
ke (a m
axim
um %
-ban)
Az izomsszehzds ereje
-
Ingerlettvitel az ideg-izom szinapszisban
izomssze-hzds
beidegz motoneuronon akcis potencilaxon vgbunkban feszltsg-fgg Ca2+-csatornk nylnak
vezikulkbl ACh rls
ACh izomsejt membrnjn az AChR-hoz kt
loklis Na+-beramls, EPSP kialakuls
EPSP elegend mrtke esetn az izomsejt membrnjn akcis potencil terjed vgig
[Ca2+ ]IC n az izomsejtben
mozgat ideg
izomsejt
ideg-izom szinapszis
szinaptikus vezikula acetilkolin
(ACh)
acetilkolin receptor (AChR)
akcis potencilNa+
-
Az akcis potencil s az izomkontrakci idbeli lefutsa a vzizomban
idbeli ksleltets:1. akcis potencil (~1-5 ms)
2. intracellulris Ca2+-szint emelkeds (~5-20 ms)
- visszalltst Ca2+-pumpk vgzik
vzizom szvizom
akcis potencil
izom kontrakci
vzizom szvizomvzizom szvizom
akcis potencil
izom kontrakci
id (ms)
me
mb
rn
po
ten
ci
l
er
3. egyedi rngs, izomsszehzds (~100-300 ms)
ngyszgingerls
idkalibrl jel (100 ms)
izomsszehzds
sejten belli Ca2+ -konc.
membrnpotencil vlt.
-
Az izmok mkdse
statikus munkavgzs: kzvetlenl az izmok erejtl fgg nagyobb sly felemelshez
vagy hordozshoz nagyobb er szksges
dinamikus munkavgzs: szintn lnyeges tnyez az izomer, de bizonyos intenzits
mellett a munkavgzst a szervezet oxignfelvev kpessge hatrozza meg
-
Izomrngs tpusai
Izotnis sszehzds Izometris sszehzds
megrvidlsnek nincs akadlya vltozatlan feszls mellett kvetkezik be
izomer s a megrvidlsi sebessg kztt fordtott arnyossg van
kls munkavgzs is folyik olyankor jelentkezik, amikor az izom konstans terhelsnek van kitve, pl. slyemel emeli a slyt
a kontrakci ereje nem elegend a megrvidlshez
csak a feszls fokozdik nincs mechanikai munka szarkomerhossz s ingerlsi frekvenia fggvnye
-
izomsszehzds
egyedi
rngs
egyedi inger egymst kvet akcis potencilokid (ms)
akcis potencil
(motoneuron)
Az izomsszehzds sszeaddsa
- a vzizom normlis mkdse alatt is!
tbbszrs inger a beidegz motoneuronon
gyakori akcis potencil az izomsejten
sszeadd intracellulris Ca2+ szint emelkeds egyre nagyobb mrtk izomsszehzds
ha az egyes sszehzdsok kztt rszleges elernyeds van: inkomplett tetanusz
ha az egyes sszehzdsok kztt nincs elernyeds: komplett tetanusz (grcss sszehzds)
rszleges sszeolvads
(inkomplett tetanusz)
teljes sszeolvads
(komplett tetanusz)
-
izomsejt
ideg-izom szinapszis
gerinc-
velmozgat
neuron
mells gykr
hts gykr
rz neuron
mozgatideg
rz ideg
agy
rz
receptor
A motoros egysg
egy izomrosthoz egy motoneuron tartozik, de egymotoneuron tbb izomrostot lthat el - szinkronizltmkds
az ingerls frekvencijnak vltoztatsa - tetanuszossszehzds mrtknek/idtartamnak belltsa
1 akcis potencil - minden beidegzett izomsejten 1 rngs
egy motoros egysg egyfle rostbl ll, de egy izomrostot (mind beidegzsi arny, mind ingerkszb szerint) tbbfle motorosegysg pthet fel
beidegzsi arny (motoros egysg mrete) vltoz: kls szemizom-10; kz-100; comb, far-2000 izomrost/motoneuron
az izomfeszls szablyozsa, a vltoztathat mrtk izommozgsalapja a szervezetben:
toborzs (recruitment) - tovbbi motoros egysgek bevonsa; a feladattl fggen ms-ms tpus rostok aktivldhatnak
Motoros egysg: egy motoneuron s az ltala beidegzett izomrostok funkcionlis egysge
-
A vzizom energetikja
kreatin-foszft (rvid ideig)
aerob glikolzis: szabad zsrsavak,
aminosavak s glkz oxidatv
lebontsa (nyugalomban s kisebb
munkavgzsnl)
anaerob glikolzis: piruvtbl
tejsav (intenzv munkavgzs;
izomlz; O2- adssg)
ATP, foszfokreatin-raktr
kimerlse: ld. hullamerevsg
f energiaigny:
miozin ATPz aktivitsa
Ca2+ pumpk (intracellulris Ca2+
szint visszalltsa)
vr izomsejt
kreatin-foszft
kreatin
glkz
piruvt
tejsav
mitokondrium
terminlis
oxidci
anaerob
glikolziskreatin
energiaraktr
-
Az izomrosttpusokjellemzi
ST (lass, oxidatv)
FT 1(gyors, oxidatv,
glikolitikus)
FT 2(gyors, glikolitikus)
Mitokondrium tartalom nagy kicsi kicsi
Protoplazma mennyisg nagy kicsi kicsi
Vastagsg kicsi nagy nagy
Szarkoplazmatikus retikulum Ca 2+ felvev s lead kpessg
kicsi kzepes nagy
Mitokondrilis oxidatv anyagcsere
nagy kzepes kicsi
Mitokondrilisglikolitikus anyagcsere
kicsi kzepes nagy
Kontrakci sebessg kicsi nagy nagy
Fradkonysg kicsi kzepes nagy
ST FT 1 FT 2
az edzs hatsra trtn talakuls
Az izomrostok tpusai
-
A szvizomszvet "specialitsai"
-
pitvari
kamraiegymstl szeparlva az annulus fibrosus-al
a pitvarrl a kamrra az ingerlet csak adott tvonalon s mdon
terjedhet r (tvezets)
munkaizomzat (kontrahl)
nodlis izomzat (ingerletet kelt s vezet)
funkcionlis szinccium
A szvizomzat funkcionlis felosztsa
-
A munkaizomrostok egy sejtmagv, "valdi" sejtek, Y alak
az aktin/miozin kontrakci mechanizmusa a vzizomhoz hasonl
akcis potencil hatsra Ca2+-szint emelkeds, a Ca2+ nemcsak a szarkoplazms retikulumbl, hanem az extracellulris trbl is szrmazik
SER kevsb, T tubulus jobban fejlett, mint vzizomban
dezmo-szmk
szarkolemma
mitokondrium
sejtmagizomrost
T tubulus nylsa
Eberth-fle vonal
gap junction
dezmo-szmk
szarkolemma
mitokondrium
sejtmagizomrost
T tubulus nylsa
Eberth-fle vonal
gap junction elektromos szinapszis = gap
junction; funkcionlisszinccium (a pitvarok s a kamrk kln-kln egysgek!)
SERT tubulus
akcis potencil indtsa az n. pacemaker (ritmusgenerl) sejtekbl
-
A szvizomzat akcis potencilja I.A spontn ingerkpzs alapja
Ingerkpzs alapja: spontn diasztols depolarizci (pacemaker potencil)1.lass ntrium-csatornk nylnak ki2.egy kszb potencil (~ -40 mV) elrse utn a depolarizci gyors
felfutsa Ca2+ csatornk (ICa) megnylsval3.repolarizci: klium kiramlsa
Ingerkpzs frekvencijnak szablyozsa:vegetatv beidegzs: szimpatikus serkent; paraszimpatikus gtol
(rvid tv)hormonlis hatsok (hossz tv)
emls szinuszcsom sejt membrnpotenciljnak vltozsa a
szvciklus sorn
-
A szvizomzat akcis potencilja II.A szvkamra munkaizomzatnak akcis
potencilja
Kamrai szvizomsejt akcis potencilja emls szvben
O: depolarizci gyors bemen Na-ram (feszltsgfgg Na-csatornk, INa)
1: korai repolarizci: Na-csatornk zrnak, korai K-csatornk s klorid-csatornk nyitnak (klium kifel, klr befel)
2: platfzis kalcium-csatornk nyitnak, klium-csatornk nyitnak (kalcium befel, klium kifel)
3: repolarizci: ksi klium csatornk nyitnak (klium kifel, IKr)
4: nyugalmi llapot fenntartsa: inward rectifier K-ram (IK1) s acetilkolin-aktivlt klium-ram (IKACh)
-
A szvizomzat akcis potencilja III.
refrakter peridus ingerelhetetlensg a szvizom NEM TETANIZLHAT (nem vlthat ki sorozatos, grcss sszehzds
vzizomnl igen!)
abszolt refrakter peridus platfzis alatt (0,25-0,3 s a kamrnl)relatv refrakter peridus kb. 0,05 s (csak nagyon ers ingerekre
reagl)
-
A simaizomszvet "specialitsai"
-
A simaizomszvet
nem harntcskolt; aktin filamentumok a plazma stt testjeihez vagy a membrnhoz kapcsoldnak
aktivci pacemaker sejtek, hormonok, loklisan felszabadul meditorokhatsra
szarkoplazms retikulum gyengn fejlett; kevesebb mitokondrium, ltalban nagyonlass kontrakci
rs kapcsolatok csak az n. egyegysges simaizomban
nincs gyors Na+ csatorna, akcis potencil nem mindig alakulki; kontrakci a citoplazma Ca2+ szintjnek nvekedse miatt
stt test
sejtmag
miozin
aktin
szarkolemma
zsigeri (egy-egysges) simaizom
sokegysges simaizom
blideg-
rendszer
sejtmag
izomsejt
-
A simaizom tpusai
fzisos- alap llapotban elernyedt, az reges szerv trfogat-nvekedsre
(ingerre) hzdik ssze (nyelcs, hgyhlyag)
tnusos
- lt. sszehzott llapotban (zrizmok, lgutak, erek)
motilits biztostsa: zsigerek
reges szerv alakjnak, trfogatnak biztostsa: pl. hlyhlyag
1. mkds szerint
2. funkci szerint
- ltalban akcis potencil vltja ki az sszehzdst
- lt. nincs akcis potencil; az sszehzott llapot fenntartshozalacsony energia-igny
-
A simaizom tpusai
3. mkds/felpts szerintsokegysges
nll sejtek kln-klnbeidegzssel
egyegysges elektromos szinapszis (gap junction) -
sszehangolt sszehzds
pl. pupilla - iris izmai; vas deferens
kls s hormonlisbeidegzs
beidegzs csak a sejtek egy rszre hat kzvetlenl
bels szervek falban (mh, bl, hgyhlyag)
sokegysges egyegysges
variko-zitsok (transz-mitterek)
autonm vagy blidegrendszer
parakrin hats, diffzi
hormon receptor
rs kapcsolatok neurotransz-mitter receptor
kering hormonok, diffzi
kapillris
ingerle
tterje
ds izomssze-
hzds szablyoz-st ld. tpcsatorna fejezetben
zsigeri (egy-egysges) simaizom
sokegysges simaizom
blideg-
rendszer
sejtmag
izomsejt
zsigeri (egy-egysges) simaizom
sokegysges simaizom
blideg-
rendszer
sejtmag
izomsejt