Czynność komórek
mięśniowych
Czynność komórek
mięśniowych
Pobudliwość
• Jest to zdolność reagowania na bodziec,
• Substancje chemiczne znajdujące się w płynie
zewnątrzkomórkowym, wiążąc się z
receptorami w błonie komórkowej, otwierają
kanały dla prądów jonowych lub aktywują
enzymy w niej zawarte.
• Do pobudliwych zalicza się te tkanki, które
szybko odpowiadają na bodźce. Są to tkanki
zbudowane z komórek mięśniowych: mięśni
poprzecznie prążkowanych, mięśni gładkich i
mięśnia sercowego.
Pobudzenie
• Jest to zmiana właściwości błony
komórkowej lub metabolizmu
komórkowego pod wpływem
czynników działających na zewnatrz
komórki czyli pod wpływem bodźców.
• W warunkach fizjologicznych
bodxcami działającymi na
przeważającą liczbę komórek w
oorganiźmie są substancje
chemiczne.
Potencjał spoczynkowy błony
komórkowej
• Pomiędzy wnętrzem komórek tkanek
pobudliwych a płynem zewnątrzkomórkowym
występuje stale w spoczynku ujemny
potencjał elektryczny, czyli potencjał
spoczynkowy błony komórkowej.
• Ujemny potencjał spoczynkowy wewnątrz
neuronu i jego wypustek wynosi od -60 do
-80 mV, średnio -70 mV, a w komórkach
mięśniowych poprzecznie prążkowanych od
-80 do -90 mV.
Stężenie poszczególnych jonów w płynie wewnątrzkomórkowym
znacznie różni się od ich
stężenia w płynie zewnątrzkomórkowym. Wewnątrz komórek wystepują
w znacznym stężeniu
Aniony organiczne nieprzechodzące przez błonę komórkową.
Nieznaczna przewaga ładunków ujemnych wszystkich anionów w
stosunku do kationów w
Płynie wewnątrzkomórkowym jest przyczyną występowania ujemnego
potencjału
spoczynkowego wewnątrz komórek.
Błona komórek jest spolaryzowana – po
stronie wewnetrznej
Skupione są jony o ładunku ujemnym , po
stronie zaś zewnętrznej jony o ładunku
dodatnim.
Stężenie poszczególnych jonów w płynie wewnątrzkomórkowym nie
zmieniają się
Jeżeli metabolizm nie ulega zmianie i jeżeli na błonę komórkową
nie działają bodźce z zewnątrz. W tych warunkach wytwarza się
równowaga pomiędzy stężeniem poszczególnych jonów na
zewnątrz i wewnątrz komórek.
• Na podstwawie równania Nersta i
znanej koncentracji poszczególnych
jonów w płynie zewnątrz i
wewnątrzkomórkowym został
obliczony potencjał elektryczny
panujący wewnątrz komórek
mięśniowych poprzecznie
prążkowanych. Jest to potencjał
ujemny równy około – 90 mV
POMPA SODOWO - POTASOWA
• UTRZYMANIE WEWNĄTRZ KOMÓREK
DUŻEGO STĘŻENIA
JONÓW POTASU I MAŁEGO STĘŻENIA JONÓW
SODU
WYMAGA AKTYWNEGO TRANSPORTU OBU
TYCH KATIONÓW PRZEZ BŁONĘ
KOMÓRKOWĄ PRZECIWKO GRADIENTOWI
STĘŻEŃ.
• KATIONY SODOWE NAPŁYWAJĄCE DO
WNETRZA KOMÓRKI PRZEZ KANAŁY DLA
PRĄDÓW JONÓW SODU ZOSTAJĄ PO
STRONIE WEWNĘTRZNEJ BŁONY
KOMÓRKOWEJ ZWIĄZANE Z ENZYMEM.
• ENZYM ZNAJDUJE SIĘ W BŁONIE
KOMÓRKOWEJ I TRANSPORTUJE JONY
SODU NA ZEWNĄTRZ BŁONY.
JEDNOCZEŚNIE TEN SAM ENZYM
ZABIERA ZE SOBĄ JONY POTASU I
TRANSPORTUJE JE DO WNĘTRZA
KOMÓRKI.
ENZYM TRANSPORTUJĄCY
JONY
SODU I POTASU
PRZECIWKO
GRADIENTOWI STĘŻEŃ
CZERPIE
ENERGIĘ Z HYDROLIZY
ATP DO ADP
NAPĘD POMPY SODOWO – POTASOWEJ JEST ZWIĄZANY Z
METABOLIZMEM WEWNĄTRZKOMÓRKOWYM. OKOŁO 30%
CAŁEGO METABOLIZMU KOMÓREK POBUDLIWYCH
POZOSTAJĄCYCH W SPOCZYNKU JEST NA NIEGO ZUŻYWANE.
OPTYMALNA PRACA POMPY SODOWO –
POTASOWEJ I ZWIĄZANA Z TYM
OPTYMALNA POBUDLIWOŚĆ WYMAGA:
1. Stałego dopływu do komórek tlenu i substancji energetycznych (glukozy).
2. Stałej resyntezy ATP z ADP i fosforanu w procesie oddychania komórkowego.
3. Stałego odprowadzania z komórek ostatecznego produktu rozpadu
substancji energetycznych – dwutlenku węgla.
4. Odpowiedniego stosunku kationów Na do K w płynie zewnątrzkomórkowym.
5. Odpowiedniej temperatury dla procesów enzymatycznych
wewnątrzkomórkowych, która wynosi 37 stopni Celcjusza.
Praca mięśnia poprzecznie prążkowanego
KOMÓRKA MIĘŚNIOWA POPRZECZNIE PRĄZKOWANA JEST
WIELOJĄDRZASTĄ KOMÓRKĄ, CYLINDRYCZNĄ NA PRZEKROJU
POPRZECZNYM, o srednicy około 50 µm. Komórka mięśniowa
otoczona jest sarkolemą – pobudliwą błoną komórkową. Wnetrze
komórki wypełnia sarkoplazma i pęczki włókienek mięśniowych.
Włókienko mięśniowe
= miofibryla, ma odcinki o większym i mniejszym współczynniku
załamania światła wystepujące naprzemiennie. Odcinki silniej
załamujące światło tworzą ciemniejsze prążki, zwane prazkami
anizotropowymi (A), odcinki słabiej załamujące światło zaś tworzą
jasne pążki izotropowe (I).
W miofibrylach położonych obok siebie prążki anizotropowe i
izotropowe sąsiadują ze sobą i w ten sposób tworzą poprzeczne
prążkowanie całej komórki mięśniowej.
Włókienko mięśniowe składa się z grubych i cienkich nitek białek
kurczliwych. Nitkę grubą tworzą cząsteczki miozyny., natomiast cienką
cząsteczki aktyny.
SARKOMER
OBEJMUJE JEDEN CAŁY PRAŻEK ANIZOTROPOWY I SĄSIADUJĄCE Z NIM
DWIE POŁÓWKI PRĄŻKA IZOTROPOWEGO.
PRĄŻEK ANIZOTROPOWY TWORZĄ NITKI GRUBE MIOZYNY,
PROĄŻEK IZOTROPOWY NITKI CIENKIE AKTYNY, KTÓRE SĄ
DOCZEPIONE DO BŁONY GRANICZNEJ Z.
BŁONA Z DZIELI NA DWIE POŁÓWKI KAŻDY PRĄŻEK IZOTROPOWY,
NALEŻACY DO DWÓCH SĄSIEDNICH SARKOMERÓW.
NITKI AKTYNY DOCZEPIONE DO BŁONY GRANICZNEJ Z W POSTACI
GRZEBIENI WCHODZĄ POMIĘDZY NITKI MIOZYNY. KAŻDA Z NITEK
MIOZYNY JEST OTOCZONA SZEŚCIOMA NITKAMI AKTYNY.
W CZASIE SKRACANIA SIĘ KOMÓRKI MIĘŚNIOWEJ NITKI AKTYNY
TWORZĄCE PRAŻKI
IZOTROPOWE WSUWAJĄ SIĘ POMIĘDZY NITKI MIOZYNY I DZIĘKI TEMU
WSZYSTKIE PRAŻKI I NIKNĄ. PODCZAS ROZKURCZU NITKI AKTYNY
WYSUWAJA SIĘ SPOMIĘDZY NITEK MIOZYNY I PRĄŻKI I PONOWNIE STAJĄ
SIĘ WIDOCZNE.
SARKOMER
Mechanizm molekularny skurczu mięśnia poprzecznie prążkowanego
Pod wpływem bodźca fizjologicznego, którym w przypadku komórek
mięśniowych poprzecznie prażkowanych jest acetycholina uwolniona
na synapsach nerwowo – mięśniowych, dochodzi do pobudzenia błony
komórkowej czyli depolaryzacji. Pod wpływem acetylocholiny błona
komórkowa zmienia swoje właściwości. Dochodzi do aktywacji wniej
kanałów dla dokomórkowego szybkiego pradu jonów.
Proces ten nosi nazwę sprzeżenia elektromechanicznego.
Rodzaje skurczów mięśni
• Komórka mięśniowa odpowiada na bodźce zgodnie z
prawem „wszystko albo nic”, to znaczy pod wpływem
każdego bodźca o intensywności większej od progowej
reaguje maksymalnie, nie odpowiada zaś na bodźce
podprogowe.
• Depolaryzacja błony komórkowej komórki mięśniowej
trwa 1-3 ms. W tym czasie błona komórkowa jest
niewrazliwa na bodźce i ich nie odbiera. Jest to okres
bezwzgledniej niewrażliwości.
• Po fazie depolaryzacji następuje faza repolaryzacji, w
czasie której potencjał czynnościowy wewnątrz komórki
powraca do stanu wyjściowego, tj. do stanu w okresie
spoczynku przed działaniem bodźca.
Rodzaje skurczów mięśni
1. Izotoniczne – komórki mięśniowe
skracają się i cały mięsień ulega
skróceniu, a jego napięcie nie
zmienia się. Przyczepy mięśnia w
układzie szkieletowym zbliżają się
od siebie.
2. Izometryczny – charakteryzuje się
zwiększeniem napięcia mięśnia bez
zmian jego długości. Przyczepy
mięśnia w układzie szkieletowym nie
zmieniają swojej odległości.
Powtarzajace się bodźce nadprogowe z pewną częstotliwością
wywołują kolejne skurcze mięśnia. Przy pewnej częstotliwości
bodźca zaczyna wystepować zjawisko sumowania się skurczów
pojedynczych .
Dochodzi do skurczu tężcowego zupełnego lub niezupełnego.
Tężcowy zupełny powstaje wtedy, kiedy bodźce pobudzają
mięsień w odstępach czasu krótszych niż trwa skurcz
pojedynczy. Mięśnie szybko kurczące się wymagają ponad stu
bodźców na sekundę, aby uzyskać skurcz tężcowy zupełny.
Ruchy kończyn i całego ciała są spowodowane przedewszystkim
skurczami tężcowymi mięśni szkieletowych o typie skurczów
auksotonicznych, czyli z jednoczesnym zbliżeniem przyczepów i
zwiększeniem napięcia.
Jednostka motoryczna
• Komórki mięśni poprzecznie
prążkowanych szkieletowych są
unerwiane przez komórki nerwowe
skupione w jądrach ruchowych pnia
mózgu i rdzenia kręgowego.
• Komórki nerwowe wysyłaja swoje
wypustki – aksony do komórek
mięśniowych. Pojedyncza komórka
nerwowa unerwia średnio około 150
komórek mięśniowych.
Jednostka motoryczna
= jedna komórka mięśniowa, jej
wypustka, biegnąca do mięśnia i
wszystkie komórki mięśniowe przez
nie unerwiane.
Regulacja napięcia
mięśniowego
Odbywa się przez:
• Nadrzędne ośrodki ruchowe w
ośrodkowym układzie nerwowym,
• Dzięki samoregulacji.
Samoregulacja napięcia
mięśniowego
• Komórki mięśniowe ekstrafuzalne – mają
jednolitą budowę na całej długości, są skupione w
pęczki i oba ich końce są przyczepione do ścięgien.
• komórki mięśniowe intrafuzalne – w swej części
środkowej nie mają poprzecznego prążkowania i
część ta nie kurczy się. Są skupione w pęczki, czyli
wrzecionka nerwowo – mieśniowe, które otacza
błona łącznotkankowa. Wrzecionka nerwowo –
mieśniowe przyczepiają się swoimi końcami do
komórek ekstrafuzalnych . We wrzecionkach
nerwowo – mięśniowych znajdują się receptory
wrażliwe na rozciąganie mięśni.
Mięśnie gładkie
• Wielojednostkowe mięśnie gładkie – w których
poszczególne komórki kurczą się niezależnie i
pobudzenie nie przenosi się z jednej komórki na
drugą. Występują w ścianach naczyń krwionośnych
i w tęczówce.
• Trzewne mięśnie gładkie – stanowią warstwy lub
pierścienie równolegle ułożonych komórek, w
których pobudzenie przenosi się z jedej komórki na
drugą dzięki połączeniom szczelinowym . Tworzą
tym samym czynnościowe syncytia. Występują w
ścianach przewodu pokarmowego, w
moczowodach, pęcherzu moczowym i macicy.
Mięśnie gładkie kurczą się pod
wpływem:
• Samoistnego pobudzenia, które
występuje rytmicznie w niektórych
komórkach trzewnych mięśni
gładkich. Szerzy się na komórki
sąsiednie, doprowadzając cały
mięsień do skurczu. Komórki te
spełniają funkcję rozrusznika dla
pozostałych komórek. Wyzwalają
samoistne skurcze z częstotliwością
od 0,2 Hz, tj. jednego skurczu na 5 s,
do jednego skurczu na kilka minut.
Mięśnie gładkie kurczą się pod
wpływem c.d.
• Czynnika miejscowego
mechanicznego lub chemicznego
działającego bezpośrdnio na komórki,
np. rozciąganie mięśnia, zmiany pH,
zwiększenie prężności dwutlenku
węgla.
Mięśnie gładkie kurczą się pod
wpływem c.d.
• Przekaźników chemicznych
wytworzonych w odległych tkankach
i przenoszonych drogą humoralną np.
hormony rdzenia nadnerczy.
Mięśnie gładkie kurczą się pod
wpływem c.d.
• Przkaźników chemicznych
wydzielonych z aksonów neurnów
należących do układu
autonomicznego, czyli na zasadzie
kontroli nerwowej za pośrednictwem
uwalnianych transmiterów. Aksony
neuronów układu autonomicznego
biegną pomiędzy komórkami mięśni
gładkich, tak że uwalniając
transmiter, działają jednocześnie na
kilka komórek.
Transmitery działajace na komórki
mięśniowe gładkie
• Noradrenalina – (NA) – wydzielana na
zakończeniach neuronów zwojowych
należących do układu współczulnego.
• Acetylocholina – (ACh) wydzielana w
zakończeniach neronów układu
przywspółczulnego.
• Różna jest odpowiedź narządów
efektorowych na działanie
transmiterów układu
autonomicznego.
• Na przykład trzewne mięśnie gładkie
przewodu pokarmowego rozkurczają
się pod wpływem noradrenaliny,
kurczą zaś pod wpływem
acetylocholiny.