UYARILABİLİR DOKULAR KAS
İskelet kası
• Kas hücrelerinin esas fonksiyonu – İç ortamda dengeyi sağlamak
için gerekli kuvvet ve hareketi sağlamak,
– Organizmanın dış ortamdaki hareketini sağlamaktır.
• Kaslar 3’e ayrılır.
– İskelet kası – Düz kas – Kalp kası
• Her kas tipi kasılma sırasında kuvvet oluşturmak üzere aynı moleküler prensipleri kullanır.
• Kasılma için gerekli enerji ATP hidrolizi ile sağlanır.
• Kasılma uyarısı Ca iyonları ile sağlanır
• Kasılma ise miyozinin aktini tutarak kendine çekerek
kaymasına bağlıdır.
İskelet kası
• Vücut kaslarının büyük bir kısmını oluşturur.
• Ancak sinirsel uyarı olduğunda kasılır.
• İstemli olarak kasılır.
• Çizgili görünümdedir.
• Kası meydana getiren hücreler birbirinden bağımsızdır.
İskelet kası
• Her iskelet kası hücresi bir motor nöronun dalı ile uyarılır.
• Her bir nöron dalı çok sayıda kas liflerini innerve eder.
• Farklı sayıda motor nöronun
aktivasyonu farklı derecelerde kasılmaya neden olur.
• Her bir somatik motor nöron ve innerve ettiği tüm kas liflerini motor nöron olarak isimlendir
• İskelet kas liflerini innerve eden tüm aksonların sinir hücreleri motor sinirler (somatik efferent sinirler) olarak bilinir ve hücre gövdeleri ya beyin sapında yada medulla spinaliste bulunur. Motor nöron aksonları miyelinlidir ve vucutta en büyük çaplı aksonlardır.
• İ
skelet kas liflerini innerve eden tüm aksonların sinir hücreleri motor sinirler (somatik efferent sinirler) olarak bilinir ve hücregövdeleri ya beyin sapında yada medulla spinaliste
bulunur. Motor nöron aksonları miyelinlidir ve vucutta en
büyük çaplı aksonlardır.
• Bir motor nöron birçok kas lifini innerve edebilir ama her kas lifi sadece bir sinir bağlantısına sahiptir ve bir lif sadece bir motor nöronla kontrol edilir.
• Motor nöron ve onun innerve ettiği kas liflerine motor ünite denir.
• Tek bir motor nöronda bir aksiyon potansiyeli oluştuğunda, o motor ünitede tüm kas lifleri kasılır.
Motor nöron aksonunu saran miyelin kılıf kas lifi yakınında sona erer.
Burada eldiven parmakları gibi gömülen çok sayıda kısa oluşumlara ayrılır.
Aksonun uç kısmı altında bulunan kas lifi zar bölgesi spesifik özelliklere sahiptir ve motor son plak olarak bilinir.
Motor son plakla akson terminali kavşağı nöromusküler bağlantı olarak bilinir.
Motor nöronun akson uçları sinaptik bağlantılarda bulunan veziküllere benzeyen membrana bağlı veziküller içerir.
• Veziküller kimyasal transmitter asetilkolin (Ach) içerir.
• Motor nöronda aksiyon potansiyeli akson ucuna ulaştığında,
– voltaja duyarlı kalsiyum kanalları açılarak sinirin membranı depolarize olur
– böylece akson terminaline kalsiyum diffuze olur.
• Bu kalsiyum, akson ucu ve motor plağı ayıran ekstraselüler aralığa veziküllerden asetilkolinin ekzositozla serbestlenmesini sağlar.
• Asetilkolin bu aralıkta difuze olur ve motor son plaktaki reseptör bölgelere bağlanır (nikotinik tip).
• ACh’ın bağlanması, son plak zarında iyon kanallarını açan Ach reseptörünü aktive eder.
Hem sodyum hem potasyum iyonlarına geçirgenlik artar.
• Hücre zarının iki tarafındaki
elektrokim-yasal farklardan ötürü içeri giren sodyum, çıkan
potasyumdan fazladır.
• Oluşan lokal depolarizasyona Son plak potansiyeli (EPP) denir
• Her bir kas lifi çekirdekli uzun silindirik ve
sarkolemma adı verilen hücre zarı ile çevrilmiş tek bir kas hücresidir.
• Kas, birden fazla kas
lifinin bağ dokusu ile
sarılmasından oluşur.
• Kollajen lif demetleri ile (tendon) ile kemiğe bağlanır.
• İskelet kasları ışık mikroskobunda
bakıldığında açık-koyu renkli bandlar görülür.
• Bunun nedeni kas lifinin sitoplazmasında
bulunan miyofibrillerdir.
İskelet kası
Miyofibriller
• İnce ve kalın filamentlerden meydana gelmiştir.
• Kalın (miyozin) filamentler
– iki ağır zincirin sarmal olarak sarılmasından oluşan kuyruk – Baş ve boyun kısmından oluşur.
• Baş kısmı
– Aktin ile bağlanan bir bölge – ATP’yi hidrolize eden bir
bölgeden oluşur.
• Boyun kısmı başın eksen üzerinde dönme ve çekme hareketini yapmasını sağlayan menteşe görevini yapar.
• Baş bölgesi boyun bölgesinde bulunan düzenleyici ve temel zincir olmak üzere iki zincirle birleşir
• İnce filamentler (Aktin) – Aktin
– Tropomiyozin
– Troponin proteinlerinden oluşur.
• Aktin globüler bir proteindir,(G aktin) adını alır.
• İnce filamentlerde G aktin polimerize olarak F aktin haline gelir.
• F aktin sarmal şekilde sarılmış iki zincire benzer.
• Aktin üzerinde miyozin bağlayan bölgeler bulunur.
• Dinlenim anında bu bölgeler
Tropomiyozin ve troponin molekülü ile kapatılır.
• Tromiyozin üzerinde düzenli aralıklarla yerleşen globüler troponin molekülü bulunur.
– Troponin I
Aktinin aktif bölgelerini örter ve aktin miyozin etkileşmesini engeller.
– Troponin T
Troponin kompleksini tropomiyozine bağlar.
– Troponin C alt kısımlarından oluşur.
• Troponin c hücre içi Ca artışını algılayan kısımdır. Hücre içi kalsiyum konsantrasyonu arttığında
• Ca Troponin C’ye bağlanır,
• troponin molekülünde şekilsel değişim olur ve
• tropomiyozin molekülünün örttüğü aktin üzerindeki miyozin bağlayıcı bölgeler açığa çıkar.
• Aktin –miyozin etkileşmesi ile kas kasılması başlar.
• İnce ve kalın filamentler miyofibril boyunca tekrarlayan üniteler şeklinde yerleşmişlerdir.
• Bu ünitelerin her birine sarkomer adı verilir.
• Sarkomer en küçük kontraktil ünitedir.
• Sarkomerin sınırlarını z bandı oluşturur.
• Her sarkomerde – Tam bir A bandı
– İki I bandının yarısı bulunur.
• A bandı:Sarkomerin merkezinde aktin ve miyozinin birlikte bulunduğu bandlardır.
Çapraz köprü oluşum bölgesidir.
• I bandı: A bandının iki yanında ince filamentlerden oluşur.
• Z bandı: Sarkomerin iki ucunda her iki I bandının ortasında bulunur.
• H bandı: Sarkomerin ortasındştua sadece kalın filamentlerin bulunuğu bölgedir. Kas gevşediği zaman ince filamentlerin kalın filamentler üzerine binmediği kısmı oluşturur.
• M bandı:H bandının ortasında kalın filamentlerı bağlayan bölgedir.
• Miyozin filamentlerinde bulunan çapraz köprüler kalın filamentlerin yüzeyinden uzanırlar ve kasılma sırasında ince filamentlere tutunurlar.
• Sarkoplazmada bulunan endoplazmik retikuluma sarkoplazmik retikulum denir. Kas kasılması sırasında gerekli olan Ca ‘mu depolar.
• Ca SR içinde bulunan kalsikestrin proteinleri aracılığı ile depolanır.
• Hücre zarı ile T tübülleri aracılığı ile temas halindedir.
• T sistemi ve sarkoplazmik retikulumdan yapıya sarkotübüler sistem denir.
• T tübülleri kas hücresi zarında aksiyon potansiyeli ile oluşan depolarizasyon dalgasını kas lifinin içlerine doğru taşır.
• T tübüller A ve I bandları arasında yer alır.
• Miyofibriller kas lifi içinde sarkoplazma denilen intrasellüler sıvı içinde bulunurlar.
• Bu sıvı K , Mg, fosfat, protein yönünden zengindir.
• Kasılma sırasında harcanan ATP yi sağlayan çok sayıda mitokondri bulunur.
• Çok sayıda özelleşmiş hücre içi iskelet görevi yapan proteinler sarkomerin bütünlüğünün sağlanmasında rol alır.
– Aktinin :Aktin filamentlerinin z bandına bağlanmasını sağlar
– Titin:Kalın filamentleri Z bandına bağlar. Sarkomerin gerilmesini sınırlar.
– Distrofin:Z bandının düzgün olarak yer almasını sağlar.
• Kas lifinin depolarize olması ile başlayan kasılma sürecine
uyarılma- kasılma keneti denir.
– Kas lifinde aksiyon potansiyelinin başlaması – Depolarizasyonun T tübülleri boyunca
yayılması
– Ca’ un sarkoplazmik retikulumdan salınıp filamentlere sızması
• Ca salgılanması T-tübülde bulunan dihidropiridin reseptörleri aracılığı
– Hücre membranında bulunanvoltaja bağımlı Ca kanallarının açılmasına bağlıdır.
– SR de bulunan riyanodin reseptörleri ile etkileşerek SR den Ca salgılanmasına neden olur.
– Serbest bırakılan Ca daha fazla Ca salgılanmasına neden olur.
Kasılma basamakları
– Ca troponine bağlanması
– Aktinin aktif bölgelerinin açılması – Miyozinin çapraz köprüleri ile aktinine
bağlanması
• Çapraz köprünün ince filamente bağlanması, hareketi ve ayrılmasına çapraz köprü döngüsü adı verilir. Bu döngü dört basamaktan oluşur.
– Çapraz köprünün aktine
bağlanması enerjinin boşalması – Çapraz köprünün hareketi , ince
filamentte gerim oluşması
– Çapraz köprünün ayrılması (ATP bağlanması)
– Çapraz köprünün enerji yüklü olması (ATP parçalanarak ADP ve Enerji meydana gelir)
– Aktin filamentinin miyozin filamenti üzerinden kayması
•Aktin molekülüne tutunan her miyozinin çapraz köprüsü bir kayığın küreği gibi hareket eder.
•Bu hareket z çizgilerine
tutunmuş olan ince filamentleri sarkomerin ortasına doğru çeker
– Kasılma sırasında kasın boyunda görülen kısalma
• aktin ve miyozin
filamentlerinin gerçek uzunluklarındaki
değişiklikten kaynaklanmaz.
• Filamentlerin birbiri üzerinde kaymasından kaynaklanmaktadır.
• Sarkomerlerin boyu kısalır.
• Gevşeme basamakları
– Sarkoplazmik veya
endoplazmik CaATP-az
(SERCA) ile hücre içindeki Ca geri pompalanır
– Ca troponinden ayrılması – Aktin ve miyozin
etkileşmesinin durması
Kasılma tipleri
• Kas esnekliği ve vizikositesi fazla olan dokudur.
• Bu özelliği nedeniyle
kısalma olmadan kasılarak gerimini arttırabilir bu tip kasılmaya izometrik
kasılma denir.
• Kasın gerimi sabit kalıp
boyu kısalıyorsa bu kasılma şekline de izotonik kasılma adı verilir.
• Tek bir aksiyon potansiyeli kasta kasılma ve sonrasında gevşemeye neden olur.
• Buna kas sarsısı denir.
• Sarsı zar depolarizasyonun
başlamasından yaklaşık 2ms sonra repolarizasyon bitmeden önce başlar.
• Sarsı süresi kas liflerine göre değişir.
Bu süre
– Hızlı kasılan kas liflerinde 7,5 ms
– Yavas ve kuvvetli kasılmalar yapan kaslarda 100 ms kadar uzayabilir.
• Tekrarlanan uyarılara kas lifinin yanıtları değişiklik gösterir.
• Kasılma sırasında refrakter periyod yoktur.
• Bu yüzden kasın sarsısı bitmeden gelen uyarılar
kasılmanın ek etkinliğine neden olur ve önceden meydana gelen kasılmaya eklenir.
• Buna kasılmaların sumasyonu denir.
• Hızlı gelen uyarılar kaslarda herhangi bir gevşeme
olmaksızın kasın maksimum boyutta kasılmasına neden olur.
Buna tam tetanus denir.
• Sumasyona uğrayan uyarılar arasında tam olmayan
gevşemeler bulunursa buna tam olmayan tetanus denir.
• Temporal (dalga) sumasyon:tek bir motor birimin kasılma hızının artması
• Spasiyal (çoklu lif) sumasyon: aynı
anda kasılan motor birim sayısının
artması
Kas lifi çeşitleri
• İskelet kasları
– Metabolik özellikleri – Çapları
– Miyoglobin içerikleri gözönüne alınarak
• Yavaş kasılan
• Hızlı kasılan olmak üzere sınıflandırılır.
– Gözün lateral rektus kası hızlı kasılarak uyarımdan 7.5 msn sonra doruk gerilime ulaşır.
– Bacağın gastrocnemicus kası 40 msn de doruk gerilime ulaşır.
– Soleus kası ise daha da uzun bir süreye 90 msn ihtiyaç duyar.
Kas lifleri
Tip I
(Yavaş,Kırmızı)
Tip II
(Hızlı,Beyaz)
Miyozin ATP az
aktivitesi Yavaş Hızlı
Çap Orta Büyük
Glikolitik kapasite Orta Yüksek
Oksidatif kapasite Yüksek Düşük
Enerji Kaynakları
• Bir kasın kasılma aktivitesini sürdürebilmesi için ATP nin yıkıldığı kadar hızla sentez edilmesi gerekir.
• ATP nin üç kaynağı vardır.
– 1. Kreatin fosfat,
– 2. Mitokondrilerde oksidatif fosforilasyon,
– 3. Glikolitik yoldan fosforillenmesi
• Kreatin fosfat (KF) kas hücrelerinde en hızlı ATP oluşumunu sağlar
• Orta şiddetli egzersizlerde kullanılan ATP nin
büyük bir kısmı kas glikojenin glukoza yıkılması ve oksidatif fosforilasyondan sağlanır.
• Ağır egzersizlerde ATP nin büyük bir kısmı ise yağ asitlerinin oksidatif fosforilasyonundan
sağlanır
• Kas kasılmasında kimyasal enerjinin sadece %20 si kullanılır, kalan %80 kasılma boyunca ısı
olarak açığa çıkar
• Oksijen Borcu
– Egzersiz sırasındaki enerji ihtiyacı oksidatif fosforilasyon ile karşılanamazsa oksijen borcu görülür.
– Egzersiz tamamlandıktan sonra solunum
oksijen açığını kapatmak amacıyla dinlenim
düzeyinin üzerinde devam eder.
– Bu dinlenme dönemindeki fazla oksijen tüketimi metabolitlerin düzeyini eski düzeyine getirmek ve
glikoliz sonucunda oluşan laktatı metabolize etmek için kullanılır.
– Oksijen borcu yaklaşık olarak egzersiz sırasında
tüketilen enerji ile oksidatif metabolizma ile eldilen
enerji arasındaki farka eşittir.
• Kas yorgunluğu
– Kas lifi tekrar tekrar uyarıldığında liflerde
• Kasılma boyutu kısalır
• Kasılma süresi uzar.
• Kas kasılmasındaki azalmaya kas yorgunluğu adı verilir.
• Yorgunluk
– İskelet kas lifinin tipine
– Kontraktil aktivitenin şiddetine – Kontraktil aktivitenin süresine
bağlıdır.
• Uzunluk –Gerim ilişkisi
– Kasılma sırasında sağlanan gerim kontraksiyon öncesi lifin başlangıç uzunluğu ile bağlantılıdır.
– En büyük gerimin oluştuğu lif uzunluğuna optimal uzunluk denir.
– Kasın uzunluğu optimal uzunluğunun
%60 da iken lif uyarıldığında gerim oluşmaz.
– Kas lifinin boyu uzadığında ise gerim azalır.
– %175 lik boyda ve daha uzun boylarda kas uyarılınca gerim oluşmaz.
– Kayan filament mekanizması ile açıklanır
• Yük- hız ilişkisi
– Yük artıkça kasılma hızı azalır.
– Maksimal hıza sıfır yükte ulaşılır.
– Yük maksimal gerime eşit olduğunda hız sıfırdır.
– Yük maksimal gerimden daha büyük olduğu durumlarda lif uzar ve kopar.
– Çapraz köprü siklus hızı yavaşladıkça kasılma
hızıda yavaşlar
• Hipokalsemik tetani
– Kas krampına benzer bir olaydır.
– ES daki Ca iyonun azalması Na kanallarını
aktive ederek spontan aksiyon potansiyellerinin
oluşmasına neden olur.
Atrofi
Kasların kasılma gücünde azalma
Hipertrofi
Kasılma gücünde artma
• Kas krampları
– İstem dışı tetanik kontraksiyonudur.
– Kramp sırasında aksiyon potansiyelleri maksimal istemli kontraksiyonda oluşandan daha yüksek hızda meydana gelir.
– Kas liflerini saran ESS daki elektrolit dengesizliği yol açar.
• Rigor mortis
– Ölümden hemen sonra ATP eksikliğne bağlı olarak çapraz köprülerin aktinden
ayrılmamasına bağlı olarak kasların sertleşmesine ölüm katılığı adı verilir.
– Katılık önce kalp, diyafram yüz kasları gibi
kaslarda gelişir.
DÜZ KASLAR
Düz kaslar
• İç organların çalışmasını sağlayan kaslardır.
• Çizgili görünümleri yoktur.
• Otonom sinir sistemi ile innerve edilirler.
Anatomik özellikleri
• İskelet kas hücrelerine göre daha küçük hücrelerdir. 2-10µm çaplı iğ şeklinde hücrelerdir.
• Nukleusları bölünebilir özellikte ve bir tanedir.
• Aktin filamentleri iskelet kasındaki z bandına benzer
özellikleri olan yoğun cisimcikler denilen sitoplazmik yapılara ya da plazma membranına
tutunmuştur.
• Düz kaslarda
– Sarkoplazmik retikulumları iskelet kaslarına oranla daha az gelişmiştir. Ancak bazı kısımları hücre membranına yakındır ve triad görevini üstlenmiştir.
– Membrana bağlı T tübül yoktur.
– Az sayıda mitokondri içerir ve enerji ihtiyacını büyük ölçüde glikolizden sağlar.
– Kayan filamentler mekanizması ile kasılırlar.
D ü z k a s
V i s s e r a l d ü z k a s l a r
K a s h ü c r e l e r i a r a s ı n d a b a ğ l a n t ı la r v a r d ı r İ ç i b o ş o r g a n l a r ı n d u v a r ı n d a b u l u n u r .
Ç o k b i r i m l i d ü z k a s l a r
k a s h ü c r e l e r i b i r b i r i n d e n b a ğ ı m s ı z d ı r . İ n c e , d e r e c e l i k a s ı l m a l a r g ö r ü l ü r .
• Düz kaslar aktivite açısından da sınıflandırabilinir.
– Fazik düz kas: Ritmik veya aralıklı aktivite gösteren düz kaslardır.
– Tonik düz kas: Sürekli aktif olan kaslardır.
Düz kaslarda kasılma-gevşeme olaylarının sırası
• Kimyasal habercinin reseptörlere bağlanması
• Hücre içine Ca akışında artış
• Ca+ kolmodulin kompleksinin oluşması
• Miyozin hafif zincir kinazın etkinleşmesi
• Miyozinin fosforlanması
• Miyozin ATP-az etkinliğinde artış
• Fosforlanmış miyozinin aktine bağlanması
• Çapraz köprü döngüsünün başalaması
• Kasılma
• Miyozinin miyozin fosfataz ile
etkisizleştirilmesi
– Gevşeme
• Ca+2 -Kalmodulin
kompleksinin ayrışması ve miyozinin defosforile
olması gevşemeyi başlatır.
– Veya kilitli köprü mekanizmasına bağlı tonik kasılma
• Ca+2 konsantrasyonu düştükten sonrada miyozin aktin etkileşmesi bir süre daha devam eder. Buna kilitlenmiş köprü mekanizması denir. Kilitlenmiş köprü (mandal) mekanizması, az enerji tüketimi ile uzun süre kasılmayı sağlar.
• Özellikle iç boş organların düz kas hücreleri boylarında oluşan değişikliklerden (uzatılma ve kısaltılma) belli bir süre sonra tekrar dinlenim anındaki kasılma gücüne dönebilirler.
• Miyozin aktivasyonu yavaşladığı zaman miyozin
başlarının döngü frekansını azaltır ve başların aktinle daha uzun süre bağlı kalmasına neden olur.
• Örnek olarak
– Mesanedeki sıvı hacmindeki artış
– Mesane duvarındaki düz kasların gerilmesine – Mesanedeki basıncın artmasına neden olur.
15 sn sonra
– Basınç devam etse de gerilim başlangıç değerine döner.
• Bu olaya stres-gevşeme veya düz kasın plastisitesi denir.
Nedeni
– Kas gerildiğinde kilitlenmiş köprüler başlangıçta boy değişikliğine karşı koyarlar.
– Daha sonra miyozin başlarının yeni döngüsü sırasında, başlar ayrılıp aktinde yeni bölgelere tutunurlar.
– Kasın boyu değişirken kastaki gerim
değişmez. Çünkü miyozin çapraz köprü
sayısı, eskisi ile aynı sayıdadır.
Düz kaslarda kasılmanın özellikleri
• Düz kaslarda Ca+2 uzaklaştırılma hızı iskelet kaslarından çok yavaştır.
• İskelet kasında tek bir sarsı süresi bir saniyenin içinde, düz kasta ise birkaç saniyede sonlanır.
• İskelet kasında tek bir aksiyon potansiyeli hücrede tüm çapraz köprülerin harekete geçirirken, düz kasta birçok uyarana karşılık çapraz köprülerin ancak bir kısmı aktive olur.
• Ca konsantrasyon artışı fazlalaştıkça, aktive olan
çapraz köprü sayısı ve gerimde artar.
• Sitozolik Ca konsantrasyonu dış stimulus yokluğunda düşük düzeyde çapraz köprü aktivitesi sağlar. Buna düz kas tonusu adı verilir.
• Nedeni miyozin başlarının ATP-az aktivitesinin azalmasına bağlı olarak çapraz köprülerin aktin filamentine bağlı kalma süresinin uzamasıdır.
• Her bir çapraz köprü döngüsünde, sadece bir ATP molekülü kullanılır. Bu enerji kullanımındaki
ekonomi vücud için çok önemlidir.
• Bazı düz kas lif tipleri herhangi bir sinirsel ya da hormonal uyarı olmadan da kendiliğinden aksiyon potansiyelleri meydana getirir.
• Buı liflerde sabit bir membran dinlenim potansiyeli yoktur.
• Membran potansiyelleri -50mV- -60mV
civarındadır.İskelet kaslarından daha pozitiftir.
• Visseral düz kaslarda iki tip aksiyon potansiyeli oluşur.
– Sivri potansiyeller
– Platolu potansiyeller
• Aksiyon potansiyeli çıkaran hücrelere pace-maker hücreler adı verilir.
• Bazı düz kas hücreleri kendi kedilerine aksiyon potansiyeli oluşturabilir.
– Bu özellik genellikle membran
potansiyelinin bir bazal yavaş dalga ritmi ile ilgilidir.
– Yavaş dalga ritmi sodyum iyonlarının kas lifinden dışarıya pompalanma hızının azalıp çoğalmasına bağlıdır.
– Yavaş dalgalarının önemi aksiyon potansiyellerni başlatabilmelidir.
– Kendisi kas kasılması başlatmaz.
– Membran potansiyeli eşik değere
çıktığında (-35 mV) aksiyon potansiyeli oluşur ve kasta yayılır.
• Düz kaslar aksiyon potansiyeli olmadan da çeşitli faktörlerle de kasılabilirler.
– Lokal faktörler
• Oksijen
• Osmolarite
• Asidite
• İyon konsantrasyonu
