چند نکته اولیه در مورد ماهیچههای اسکلتی
بدن انسان بیش از ۶۰۰ ماهیچه اسکلتی دارد که با انقباض خود بسیاری از حرکات بدن را ایجاد میکنند.
بسیاری از ماهیچهها به صورت جفت باعث حرکات اندامها میشوند؛ زیرا ماهیچهها فقط توانایی انقباض دارند.
انقباض هر ماهیچه فقط میتواند استخوان را در جهتی خاص بکشد، ولی آن ماهیچه نمیتواند استخوان را به حالت قبل برگرداند. این وظیفه بر عهده ماهیچه متقابل آن است.
برای مثال ماهیچه روی بازو میتواند ساعد را به سمت جلو یا بالا بیاورد، ولی نمیتواند آن را به حالت قبل برگرداند و این حرکت توسط ماهیچه پشت بازو انجام میشود. بنابراین هنگامی که یکی از جفت ماهیچههای متقابل در حالت انقباض است، ماهیچه دیگر در حال استراحت است.
گرچه ماهیچههای ما تحت کنترل ارادی هستند، ولی بعضی از این ماهیچهها به صورت غیرارادی هم منقبض میشوند. انقباض ماهیچهها در اثر انعکاس نمونهای از این انقباضهاست.
چند سوال مهم در مورد ماهیچههای اسکلتی:
۱-آیا ماهیچههای اسکلتی همه حرکات بدن را کنترل میکنند؟
نه، این ماهیچهها بسیاری از حرکات بدن را کنترل میکنند.
۲-آیا همه ماهیچههای متصل به استخوان ماهیچههای اسکلتی هستند؟
بله، تمام ماهیچههایی که به استخوان متصل هستند اسکلتی هستند.
۳-آیا هر ماهیچه اسکلتی لزوما به استخوان متصل میشود؟
خیر، بعضی از ماهیچههای اسکلتی به استخوان متصل نیستند. مثلا بنداره خارجی میزراه به استخوان متصل نیست.
۴-آیا هر ماهیچه اسکلتی که به استخوان متصل است باعث حرکت آن میشود؟
نه. ماهیچه چشم از یک سمت به صلبیه و از سمت دیگر به استخوان متصل میشود. این عضله باعث حرکت استخوان نمیشود.
۵-آیا هر ماهیچه اسکلتی که به استخوان متصل میشود همواره به صورت ارادی منقبض میشود؟
نه. مثلا ماهیچه دو سر بازو به استخوان متصل است. این ماهیچه اغلب به صورت ارادی منقبض میشود، اما در مواردی مثل انعکاس عقب کشیدن دست این ماهیچه به صورت غیرارادی منقبض میشود.
آیا هر حرکت استخوان لزوما در پی حرکت ماهیچه انجام میشود؟
خیر، مثلا حرکات استخوانهای چکشی سندانی و رکابی در پی حرکت پرده صماخ انجام میشود.
آیا همواره ماهیچههای بدن به صورت جفت کار میکنند؟ آیا همواره انقباض ماهیچه متقابل باعث برگشت استخوان به حالت اولیه میشود؟
بسیاری از ماهیچههای اسکلتی به صورت جفت باعث حرکت اندامها میشود، این موضوع در مورد همه ماهیچهها درست نیست.
مثلا در تنفس عادی ماهیچههای بین دندهای خارجی باعث میشوند دندهها از حالت اولیه خارج شوند. برای بازگشت آنها به حالت اولیه دیگر نیازی نیست که ماهیچههای بین دندهای داخلی منقبض شوند، فقط کافیست ماهیچههای بین دندهای خارجی به استراحت بروند.
۶-آیا هر عصبی که به ماهیچه اسکلتی پیام میدهد عصب پیکریست؟
بله. هر عصبی که به طور مستقیم به ماهیچه اسکلتی پیام بدهد پیکریست. یعنی عصبدهی ماهیچههای اسکلتی توسط اعصاب پیکری انجام میشود. البته اعصاب سمپاتیک و پاراسمپاتیک روی عملکرد ماهیچههای اسکلتی تاثیر میگذارند، اما به طور مستقیم به ماهیچه پیام نمیدهند.
بررسی شکل عملکرد ماهیچههای دوسر و سهسر
ماهیچه دو سر از یک سمت به زند زبرین و از سمت دیگر به استخوان کتف متصل شده است. این ماهیچه از سمتی که به کتف متصل میشود دو سر دارد و هر دو سر به کتف متصل است.
ماهیچه سه سر از یک سمت به زند زیرین و از سمت دیگر به استخوانهای بازو و کتف متصل میشود. این ماهیچه از سمتی که به کتف و بازو متصل میشود سه سر دارد که دو سر آن به بازو و یک سر آن به کتف متصل میشود.
محل اتصال ماهیچه دو سر به کتف بالاتر از محل اتصال ماهیچه سه سر به کتف است.
وظایف ماهیچه اسکلتی
ماهیچهها با انقباض خود در حفظ شکل، حالت بدن و ایجاد حرارت موثر هستند.
| وظیفه | توضیح |
| حرکات ارادی | ماهیچهها با اتصال به استخوانها باعث ایجاد حرکت ارادی میشوند. |
| کنترل دریچههای بدن | ماهیچهها اسکلتی نوعی کنترل ارادی برای دهان، مخرج و پلکها ایجاد میکنند. |
| حفظ حالت بدن | ماهیچهها با اتصال به استخوانها و انقباض خود باعث اتصال استخوانها به هم و نگهداری بدن به صورت قائم میشوند. |
| ارتباط | ماهیچههای اسکلتی با کمک به سخن گفتن، نوشتن یا رسم شکل و ایجاد حالات مختلف چهره، در برقراری ارتباط ایفای نقش میکنند. |
| حفظ دمای بدن | فعالیتهای سوخت و ساز در سلولهای ماهیچهای باعث ایجاد گرمای زیادی میشود که میتواند در حفظ دمای مناسب بدن موثر باشد. |
| کمک به بازگشت خون سیاهرگی | حرکت خون در سیاهرگها به ویژه در اندامهای پایینتر از قلب، به مقدار زیادی به انقباض ماهیچه اسکلتی وابسته است. انقباض ماهیچههای دست و پا، شکم و دیافراگم به سیاهرگهای مجاور خود فشاری وارد میکنند که باعث باعث حرکت خون در سیاهرگ به سمت قلب میشوند. |
در دمای بدن چند چیز موثر هستند: یکی از آنها هیپوتالاموس است. دوم ماهیچههای اسکلتی و سوم خون است.
ما در بدن دریچههایی داریم که جنس آنها بافت پوششیست: دریچهها قلب، دریچه لانه کبوتری، دریچه رگهای لنفی و دریچه مدخل میزنای.
ساختار ماهیچه اسکلتی
در این بخش در مورد ماهیچه اسکلتی صحبت میکنیم که شامل بافت ماهیچهای، بافت پیوندی، اعصاب و رگهاست.
یک ماهیچه اسکلتی از چندین دسته تار ماهیچهای تشکیل شده است. هر دسته تار ماهیچهای از تعدادی سلول یا تار ماهیچهای تشکیل شده است.
این دسته تارها با غلافی از بافت پیوندی رشتهای محکم احاطه شده است. این غلافهای پیوندی در انتها به صورت طناب یا نواری محکم به نام زردپی درمیآیند. زردپیهای دو انتهای ماهیچه به استخوانهای مختلف وصل میشوند. با انقباض ماهیچه دو استخوان به طرف هم کشیده میشوند.
نحوه اتصال ماهیچه به استخوان طوریست که معمولا با تغییر کوتاه در طول ماهیچه استخوان به اندازه زیادی جابهجا میشود. مثلا با کوتاه شدن حدود یک سانتیمتر ماهیچه جلوی بازو، ساعد دست به اندازه زیادی حرکت میکند.
بررسی شکل ساختار ماهیچه اسکلتی
در ماهیچه اسکلتی بافت پیوندی در سه بخش دیده میشود:
۱-اطراف کل ماهیچه
۲-اطراف دسته تار ماهیچهای
۳-اطراف تار ماهیچهای
بیرونیترین سلولهای ماهیچه، سلولهای پیوندی هستند.
در ساختار ماهیچه اسکلتی رگها هم دیده میشود که این رگها دارای ماهیچه صاف هستند. پس در ساختار ماهیچه میتوان یاختههای تک هسته ماهیچه صاف را دید.
تعداد تارهای ماهیچهای در دستههای مختلف متفاوت است؛ بنابراین در هر ماهیچه دسته تارها اندازه یکسانی با هم ندارند.
ضخامت تارهای ماهیچهای نیز یکسان نیست و تعداد تارچههای درون هر تار نیز متفاوت است.
سلول(تار) ماهیچه اسکلتی
سلولهای ماهیچهای مانند استوانهای با چندین هسته دیده میشوند. هر سلول از به هم پیوستن چند سلول در دوره جنینی ایجاد میشود و به همین علت چند هسته دارد.
درون هر سلول تعداد زیادی رشته به نام تارچه ماهیچهای وجود دارد که موازی هم در طول سلول قرار گرفتهاند.
تارچهها از واحدهای تکراری به نام سارکومر تشکیل شدهاند که به تار ماهیچهای ظاهر مخطط میدهند. دو انتهای سارکومر خطی به نام خط Z دیده میشود.
ظاهر مخطط این سلولها به دلیل وجود دو نوع رشته پروتئینی اکتین و میوزین است که با آرایش خاطی در کنار هم قرار گرفتهاند. رشتههای اکتین نازک و از یک طرف به خط Z متصل هستند. این رشتهها به درون سارکومر کشیده شدهاند. رشتههای میوزین ضخیم و بین رشتههای اکتین جا گرفتهاند. این رشتهها سرهایی برای اتصال به اکتین دارند.
بررسی شکلهای تار ماهیچهای
خط Z یک حلقه کامل است.
هر سارکومر دارای دو خط Z و چندین رشته اکتین و میوزین است.
در هر سارکومر تعداد اکتین از میوزین بیشتر است.
رشتههای اکتین میتوانند به چند میوزین متصل شود. همچنین رشتههای میوزین نیز میتواند به چند رشته اکتین متصل شوند.
رشتههای اکتین به برآمدگیهای خط Z در هر سارکومر متصل میشوند.
به یک نقطه در خط Z دو رشته اکتین متصل نمیشود.
مولکول میوزین دارای سر و دم است. این مولکول از دو بخش به هم تابیده تشکیل شدهاند.
در هر سارکومر جایی که میوزین و اکتین همپوشانی دارند تیره رنگ و جایی که صرفا اکتین قرار دارد روشن است.
به اندازه طول میوزین در سارکومر بخش تیره وجود دارد.
در نوار تیره بخشهای روشن هم دیده میشود.
خطوط Z هر سارکومر هم تیره رنگ دیده میشوند.
مکانیسم انقباض ماهیچه
با رسیدن پیام از مراکز عصبی، تحریک از طریق همایه ویژهای از سلول عصبی به سلول ماهیچهای میرسد و ناقل عصبی از پایانه سلول عصبی آزاد میشود.
با اتصال این ناقلین به گیرندههای خود در سطح سلول ماهیچهای، یک موج تحریک در طول غشای سلول ایجاد میشود. با تحریک سلولهای ماهیچهای، یونهای کلسیم از شبکه آندوپلاسمی آزاد میشود. در نتیجه این عمل، سرهای پروتئينهای میوزین به رشتههای اکتین متصل میشود.
با اتصال پروتئینهای میوزین به اکتین و تغییر شکل آن، خطوط Z سارکومر به هم نزدیک میشوند. نزدیک شدن خطوط Z باعث کوتاه شدن طول سارکومرها و در کل، کاهش طول ماهیچه میشود.
لغزیدن میوزین و اکتین در مجاورت هم به انرژی نیاز دارد. برای این کار، باید پلهای اتصال میوزین و اکتین دائما تشکیل و با حرکتی مانند پارو زدن، خطوط Z به سمت هم کشیده شوند؛ سپس سرهای متصل جدا و به بخشهای جلوتر وصل شوند. این لیز خوردن، اتصال و جدا شدن سرهای میوزین صدها مرتبه در ثانیه تکرار و در نتیجه ماهیچههای اسکلتی منقبض میشوند.
هر ماده شیمیایی که منجر به تغییر فعالیت ماهیچه شود لزوما پیک شیمیایی نیست.
کلسیم درون ماهیچه توسط انتشار تسهیل شده آزاد میشود. این کانالها دریچه دار هستند.
توقف انقباض
با توقف پیام عصبی انقباض، یونهای کلسیم به سرعت با انتقال فعال به شبکه آندوپلاسمی بازگردانده و در نتیجه اکتین و میوزین از هم جدا میشوند. در این حال سارکومر تا رسیدن پیام عصبی بعدی در حالت استراحت میماند.
بررسی شکلهای نحوه انقباض
هر پروتئین کروی در رشته اکتین اکتین نام دارد که به کل آنها رشته اکتین گفته میشود. در رشته میوزین هم پروتئینهای چوب مانند وجود دارد که به کل آنها رشته میوزین گفته میشود.
فراوانترین پروتئین انقباضی اکتین است.
سر اکتین در بخش تیره به میوزین متصل میشود.
هر سلولی که در آن اکتین و میوزین فعالیت میکند لزوما ماهیچهای نیست.
در طول انقباض طول اکتین و میوزین ثابت است.
کلسیم برای اتصال سر میوزین به اکتین الزامیست.
در طول انقباض بخش تیره رنگ ثابت میماند و طول بخش روشن کمتر میشود. کمتر شدن بخش تیره به دلیل کوتاه شدن رشتههای اکتین رخ نمیدهد. بلکه افزایش همپوشانی اکتین و میوزین باعث میشود نسبت بخش تیره به بخش روشن بیشتر شود.
حالت استراحت – وضعیت A
*میوزین به اکتین اتصالی ندارد.
*زاویه بین سر و دم میوزین بیشتر از ۹۰ درجه است.
*ATP به سر میوزین اتصال دارد.
*اگر ماهیچه بخواهد به مرحله انقباض برود مولکول ATP باید تجزیه شود.
توجه کنید زمانی که سرهای میوزین به اکتین اتصال ندارد ممکن است دو اتفاق در جریان باشد:
۱- زمانی که ماهیچه در حال استراحت است.
۲-زمانی که سرهای رشته میوزین از رشته اکتین جدا شده و میخواهد به جای دیگر از اکتین متصل شود.
حالت انقباض – مرحله ۱
*پیام عصبی به ماهیچه میرسد و کلسیم از شبکه آندوپلاسمی آزاد میگردد.
*زاویه بین سر و دم میوزین نسبت به حالت استراحت کمتر میشود.
حالت انقباض – مرحله ۲
*اکتین و میوزین در مجاورت هم میلغزند و سر میوزین با حرکت پارویی اکتین را به سمت مرکز سارکومر میکشاند.
*در این مرحله زاویه بین سر و دم میوزین کمتر از ۹۰ درجه میشود.
حالت انقباض – مرحله سه
*با اضافه شدن ATP سر میوزین از اکتین جدا میشود(گاهی در اینجا از عبارت مصرف شدن ATP استفاده میشود).
*زاویه بین سر و دم میوزین همچنان کمتر از نود درجه است.
*زاویه بین سر و دم از مرحله قبل نیز کمتر شده است.
حالت انقباض – مرحله چهار
*در این مرحله سر میوزین به حالت استراحت برمیگردد و زاویه آن با دم بیشتر از ۹۰ درجه میشود.
چند نکته تکمیلی:
بد نیست بدانید سر میوزین خاصیت آنزیمی دارد(به این دلیل که توانایی تجزیه ATP را دارد).
حرکت سر میوزین به سمت داخل سارکومر است.
در یک لحظه همه سرهای یک رشته اکتین در وضعیت یکسانی قرار ندارند.
خودآزمایی: مکانیزم انقباض
به سوالات زیر به صورت بله و خیر پاسخ دهید و سپس پاسخنامه را بررسی کنید.
سوالات
الف. هنگام انقباض ماهیچه چهار سر ران، به منظور کاهش طول نوار روشن خم شدن سر پروتئينهای تشکیل دهنده رشتههای ضخیم سارکومر انجام گرفته است.
پاسخ سوال الف
درست. رشتههای ضخیم سارکومر همان رشتههای میوزین هستند. در هنگام انقباض، سر هر کدام از مولکولهای این رشته خم شده و باعث میشود طول نوار روشن سارکومر کوتاه شود.
ب. به منظور انقباض ماهیچه دلتایی، قبل از تشکیل پلهای اتصالی بین پروتئينهای اکتین و میوزین، آزادسازی کلسیم از شبکه آندوپلاسمی به درون سیتوپلاسم انجام گرفته است.
پاسخ سوال ب
درست. بدون کلسیم اصلا پلهای اتصالی بین اکتین و میوزین شکل نمیگیرد و لازم است قبل از تشکیل این پلهای اتصالی کلسیم از شبکه آندوپلاسمی آزاد شود.
پ. به منظور انقباض ماهیچه توام، قبل از مصرف مولکولهای ATP توسط پروتئینهای انقباضی، اتصال ناقل عصبی به گیرنده درون خود در درون سلولهای ماهیچهای انجام گرفته است.
پاسخ سوال پ
نادرست. درست است که قبل از مصرف ATP توسط پروتئینهای انقباضی ناقل عصبی باید به گیرنده متصل شود، اما این گیرنده در سطح سلولهای ماهیچهای قرار دارد نه درون آنها.
ت. هنگام انقباض ماهیچه کف دست، بلافاصله قبل از مرحلهای که سارکومرها کوتاه میشوند، پلهای اتصالی بین میوزین و اکتین برقرار میشود.
پاسخ سوال ت
درست. با توجه به شکل در مرحله ۲ طول سارکومرها کوتاه میشود و قبل از آن و در مرحله ۱ پلهای اتصالی بین اکتین و میوزین شکل میگیرد.
ث. رشتههای اکتین همانند رشتههای میوزین، پس از انتقال فعال یونهای کلسیم به شبکه آندوپلاسمی، طول خود را میافزایند.
پاسخ سوال ث
نادرست. درست است که بعد اینکه یونهای کلسیم به شبکه آندوپلاسمی برگشتند طول سارکومر بلندتر میشود، اما در این فرایند همپوشانی این دو رشته کمتر میشود نه اینکه طول رشتهها بلندتر شود.
ج. رشتههایی که از یک طرف به خط Z متصل هستند همانند نوع دیگر رشتههای انقباضی در شکل گیری نوارهای روشن موجود در یک سارکومر نقش دارند.
پاسخ سوال ج
نادرست. رشتههایی که از یک طرف به خط متصل هستند رشتههای اکتین هستند و منظور از نوع دیگر رشتههای انقباضی هم رشتههای میوزین است. در یک سارکومر دو نوار روشن وجود دارد که در نزدیکی خطوط Z قرار دارند. در این نوارها تنها رشتههای اکتین حضور دارند.
چ. در زمان انقباض ماهیچه اسکلتی حلق، بعد از اتصال ATP به سر میوزین، ممکن است سرهای جدا شده از اکتین به محلی نزدیکتر به خط Z متصل شوند.
پاسخ سوال چ
درست. زمانی که مولکول ATP به میوزین متصل شد، سر مولکول میوزین از اکتین جدا میشود. در این زمان دو اتفاق ممکن است رخ بدهد: یا ماهیچه به استراحت برود و یا میوزین در محلی نزدیکتر به خط زد به اکتین متصل شود.
ح. در هنگام انقباض ماهیچههای اسکلتی، پس از ایجاد موج تحریکی در طول غشای سلول، بلافاصله رشتههای ضخیم به رشتههای نازک وصل میشوند.
پاسخ سوال ح
نادرست. پس از ایجاد موج تحریک ابتدا یون کلسیم از شبکه آندوپلاسمی خارج میشود و سپس میوزین به اکتین متصل میشود.
خ. در ماهیچه دلتایی انسان، با حضور آدنوزین تری فسفات، موقعیت سر میوزین نسبت به دم آن تغییر میکند.
پاسخ سوال خ
درست. زمانی که ATP به میوزین متصل میشود سر مولکول میوزین از اکتین جدا میشود و زاویه آن با دم از حالت قبل نیز کمتر میشود.
د. در هنگام انقباض ماهیچه سه سر بازو، طی مدت برقراری پل اتصال میوزین به اکتین موقعیت سر میوزین نسبت به دم آن تغییر میکند.
پاسخ سوال د
درست. زمانی که اکتین به میوزین متصل میشود سر مولکول میوزین با کمتر کردن زاویه با دم رشتههای اکتین را به سمت داخل سارکومر میکشد.
ذ. در هنگام انقباض ماهیچه دوسر، دقیقا قبل از جدا شدن میوزین از اکتین، موقعیت سر میوزین نسبت به رشته اکتین به حالت قائم است.
پاسخ سوال ذ
نادرست. دقیقا قبل از جدا شدن سر مولکول میوزین از اکتین (وضعیت C) زاویه سر مولکول میوزین و اکتین به حالت قائم قرار ندارد.
ر. با نزدیک شدن اکتین به بخش میانی میوزین، در انقباض ماهیچههای اسکلتی شکم، موقعیت سر میوزین نسبت به رشته اکتین به حالت غیرقائم در میآید.
پاسخ سوال ر
درست. منظور از «نزدیک شدن اکتین به بخش میانی میوزین» مرحله ۲ است. وقتی این مرحله در حال انجام است و اکتین و میوزین در وضعیت C قرار میگیرد زاویه سر میوزین و اکتین دیگر زاویه قائمه نیست.
ز. علت تیره و روشن دیده شدن سلولهای ماهیچه سرینی این است که در دو انتهای سارکومرها خطوط پروتئينی به نام خطوط Z وجود دارند.
پاسخ سوال ز
نادرست. علت تیره و روشن دیده شدن ماهیچههای اسکلتی به دلیل رشتههای اکتین و میوزین است نه خطوط Z.
ژ. در رابطه با انقباض و استراحت ماهیچه چهارسرران، کاهش فاصله بین دو رشته اکتین در یک سارکومر، به طور حتم بعد از مصرف انرژی برای جابهجایی کلسیم رخ میدهد.
پاسخ سوال ژ
نادرست. زمانی که انقباض تمام میشود یونهای کلسیم با صرف انرژی به شبکه آندوپلاسمی برمیگردند. در این زمان ماهیچه دیگر در حال انقباض نیست و رشتههای اکتین از هم دور میشوند.
س. در انقباض و استراحت ماهیچه دیافراگم، با هر بار جدا شدن سر میوزین از اکتین، به طور حتم توقف آزاد شدن ناقل عصبی از پایانه سلول عصبی رخ میدهد.
پاسخ سوال س
نادرست. تا زمانی که ناقل عصبی وجود داشته باشد، کلسیم از شبکه آندوپلاسمی خارج شده و انقباض ادامه دارد. در این زمان به طور مدام رشتههای اکتین و میوزین به هم متصل میشوند و از هم جدا میشوند.
درواقع بعد از توقف آزاد شدن ناقل رشتههای اکتین و میوزین از هم جدا میشوند، اما اینگونه نیست با هربار جدا شدن اکتین و میوزین ما شاهد توقف آزاد شدن ناقل عصبی از پایانه عصبی باشیم.
ش. در ارتباط با انقباض ماهیچه سه سر، پس از اینکه موج تحریکی در طول غشای سلول ایجاد شد، کانالهای انتقال دهنده یون کلسیم در غشای سلول فعال میشوند.
پاسخ سوال ش
درست. پس از آنکه موج تحریکی در طول غشای سلول ایجاد شد، یونهای کلسیم از شبکه آندوپلاسمی و به روش انتشار تسهیل شده خارج میشوند. انتشار تسهیل شده از طریق کانالها صورت میگیرد.
به عنوان یک نکته در نظر داشته باشید این کانالها کانالهای دریچهدار هستند و نشتی نیستند. اگر این کانالها نشتی بودند انقباض همیشه صورت میگرفت.
تامین انرژی انقباض
بیشتر انرژی لازم برای انقباض ماهیچهها از سوختن گلوکز به دست میآید. در ماهیچهها گلیکوژن به صورت ذخیره وجود دارد و در صورت لزوم به گلوکز تجزیه میشود. در صورت وجود اکسیژن، تجزیه گلوکز میتواند تا چند دقیقه انرژی لازم برای ساخت ATP را فراهم کند.
ماهیچههای اسکلتی و کبد توانایی تولید گلیکوژن دارند.
برای انقباضهای طولانیتر ماهیچهها از اسیدهای چرب استفاده میکنند.
ماده دیگر کراتین فسفات است که میتواند با دادن فسفات خود، مولکول ATP را به سرعت بازتولید کند.
ماهیچههای اسکلتی برای تجزیه کامل گلوکز به اکسیژن نیاز دارند. در هنگام فعالیت شدید که اکسیژن کافی به ماهیچهها نمیرسد، تجزیه گلوکز به صورت بیهوازی انجام میشود. در اثر این واکنشها لاکتیکاسید تولید میشود که در ماهیچه انباشته میشود. انباشته شدن لاکتیک اسید پس از تمرینات ورزشی طولانی باعث گرفتگی و درد ماهیچهای میشود. لاکتیک اسید اضافی به تدریج تجزیه میشود و اثرات درد و گرفتگی ماهیچهای کاهش مییابد.
انواع سلولهای بافت ماهیچهای
سلولهای ماهیچهای را میتوان به دو نوع سلولهای تند و کند تقسیم کرد. این تقسیمبندی بر اساس سرعت انقباض است.
تار ماهیچهای نوع کند برای حرکات استقامتی مانند شنا کردن ویژه شدهاند. این تارها مقدار زیادی رنگدانه قرمز به نام میوگلوبین (شبیه هموگلوبین) دارند که میتوانند مقداری اکسیژن را ذخیره کنند. این تارهای بیشتر انرژی خود را به صورت هوازی به دست میآورند.
تارهای ماهیچهای تند یا سفید سریع منقبض میشوند. این تارها مسئول انجام انقباضات سریع مثل دوی سرعت و بلند کردن وزنهاند. این تارها تعداد میتوکندری کمتری دارند و انرژی خود را بیشتر از راه تنفس بیهوازی به دست میآورند. مقدار هموگلوبین این تارها هم کمتر است. این تارها سریع انرژی خود را از دست میدهند و خسته میشوند. افراد کم تحرک دارای ماهیچه تند بیشتری هستند که با ورزش تارهای نوع تند به نوع کند تبدیل میشوند.
در هر دو نوع تار ماهیچهای هم تنفس هوازی و هم تنفس بیهوازی دیده میشود.
بسیاری از ماهیچههای بدن هر دو نوع سلول را دارند.
برخی از ماهیچههای بدن (مثل ماهیچه حرکت دهنده کره چشم) فقط از تارهای تند و برخی از ماهیچههای بدن (مثل ماهیچههای کف دست) فقط از نوع کند هستند.
خودآزمایی: تامین انرژی و انواع سلولهای ماهیچهای
به سوالات زیر به صورت بله و خیر پاسخ دهید و سپس پاسخنامه را بررسی کنید.
سوالات
الف. در انقباضهای طولانی مدت به طور حتم گلوکز یا کراتین فسفات به عنوان منبع تامین انرژی مصرف میشود.
پاسخ سوال الف
نادرست. در انقباضهای طولانی منبع تولید انرژی سلولهای ماهیچهای اسیدهای چرب است.
ب. در فرایند انقباض شدید ماهیچههای دلتایی، نوعی ماده محرک گیرندههای حس پیکری تولید میشود.
پاسخ سوال ب
درست. در انقباضهای شدید که اکسیژن کافی به سلولهای ماهیچهای نمیرسد لاکتیکاسید تولید میشود. لاکتیک اسید در صورت انباشته شدن باعث گرفتگی و تحریک گیرندههای درد میشود. گیرندههای درد نوعی گیرنده حس پیکری هستند.
پ. گروهی از تارهای یک ماهیچه که انقباضات آهسته دارند برخلاف تارهایی که مسئول انجام انقباضات سریع هستند، به سرعت انرژی خود را از دست میدهند و خسته میشود.
پاسخ سوال پ
نادرست. تارهای تند مسئول انجام انقباضات سریع هستند و به سرعت انرژی خود را از دست میدهند.
ت. در نوعی تار ماهیچهای که رنگ آن قرمز است، پس از توقف پیام عصبی انقباض، کلسیم به سرعت با انتقال فعال به شبکه آندوپلاسمی بازگردانده میشود.
پاسخ سوال ت
درست. در هر دو نوع تار ماهیچهای پس از توقف پیام عصبی کلسیم به سرعت به شبکه آندوپلاسمی برمیگردد. توجه کنید سرعت بازگشت کلسیم در تارهای تند بیشتر است.
ث. سلولهای ماهیچهای تند برخلاف نوع دیگر سلولهای ماهیچهای، با استفاده از مولکول کراتین فسفات به سرعت انرژی را بازتولید میکنند.
پاسخ سوال ث
نادرست. درست است نام برخی از سلولهای ماهیچهای برخلاف دیگری تند است، اما هر دو نوع سلولهای تند و کند از کراتین فسفات برای بازتولید سریع انرژی استفاده میکنند.
ج. هر دو نوع سلولهای ماهیچهای در تمام عضلات اسکلتی حضور دارند.
پاسخ سوال ج
نادرست. بیشتر ماهیچههای بدن هر دو نوع تار تند و کند را دارند.
چ. در انسان نوعی از تارهای ماهیچهای که مقدار زیادی هموگلوبین دارند، همه انرژی خود را به صورت هوازی به دست میآورند.
پاسخ سوال چ
نادرست. منظور صورت سوال تارهای ماهیچهای کند است. این نوع ماهیچهها بیشتر انرژی خود را به صورت هوازی به دست میآورند، نه همه انرژی را.
ح. گروهی از سلولهای ماهیچهای اسکلتی که توانایی بیشتری برای تجزیه کامل گلوکز دارند، نیازمند استفاده از اسیدهای چرب بیشتری هستند.
پاسخ سوال ح
درست. سلولهای ماهیچهای نوع تند توانایی بیشتری برای تجزیه کامل گلوکز دارند. این سلولها به دلیل انقباضهای طولانیتر نیازمند استفاده از اسیدهای چرب بیشتری هستند.
خ. گروهی از تارهای ماهیچهای اسکلتی که بیشترین تعداد پلهای اتصالی را در ثانیه تشکیل میدهند، نسبت به نوع دیگر تارهای ماهیچهای به طور حتم در تجمع ترکیبات اسیدی در ماهیچه موثرتر هستند.
پاسخ سوال خ
درست. تارهای ماهیچهای تند نسبت به نوع دیگر تارهای ماهیچهای تعداد بیشتری پلهای اتصالی را در ثانیه تشکیل میدهد. این تارها نسبت به تارهای کند ترکیبات اسیدی بیشتری تولید میکنند.
د. عدم تقسیم سیتوپلاسم در دوران جنینی همه انواع سلولهای ماهیچهای اسکلتی، باعث حضور چند هسته در آنها شده است.
پاسخ سوال د
نادرست. سلولهای ماهیچهای از به هم پیوستن چند سلول در دوران جنینی ایجاد میشوند، نه به دلیل عدم تقسیم سیتوپلاسم.
ذ. تعدادی رنگدانه قرمز در درون هر تار ماهیچهای ماهیچه توام قرار دارد.
پاسخ سوال ذ
درست. همه سلولهای ماهیچه توام رنگدانه قرمز دارند. در تارهای نوع کند این رنگدانهها بیشتر است.
حرکت در جانوران
جانوران حداقل در بخشی از زندگی خود میتوانند از جایی به جای دیگر حرکت کنند شیوههای حرکتی در جانوران بسیار متنوع است. شنا کردن، پرواز کردن، دویدن و خزیدن نمونههای از این حرکاتاند. با این وجود، اساس حرکت در جانوران مشابه است؛ برای حرکت در یکسو، جانوری باید نیرویی در خلاف آن وارد کند. برای انجام حرکت، جانوران نیازمند ساختارهای اسکلتی و ماهیچهای هستند.
ساختار اسکلت در جانوران متفاوت است ولی میتوان انواع اسکلت در جانوران را به سه گروه آبایستایی، بیرونی و درونی طبقهبندی کرد. اسکلت آبایستایی در اثر تجمع مایع درون بدن به آن شکل میدهد. عروس دریایی اسکلت آبایستایی دارد. ضمنا در این جانوران، با فشار جریان آب به بیرون، جانور به سمت مقابل حرکت میکند. این حالت مانند حرکت بادکنک هنگام خالی شدن هوای آن است و باعث رانده شدن بادکنک در خلاف جهت خروج هوا میشود.
حشرات و سختپوستان نمونههایی از دارای اسکلت بیرونی هستند. در این جانوران اسکلت علاوهبر کمک به حرکت وظیفه حفاظتی هم دارد. با افزایش اندازه جانور، اسکلت خارجی آن هم باید بزرگتر و ضخیمتر شود. بزرگ بودن اسکلت خارجی باعث سنگینتر شدن آن میشود که در حرکات جانور محدودیت ایجاد میکند. به همین علت اندازه این جانوران از حد خاصی بیشتر نمیشود.
مهرهداران اسکلت درونی دارند. در انواعی از ماهیها مانند کوسهماهی، جنس این اسکلت از نوع غضروفی است، ولی در سایر مهرهداران استخوانیست که غضروف نیز دارد. ساختار استخوان در این جانوران بسیار شبیه ساختار استخوان انسان است.
خودآزمایی جامع
به سوالات زیر به صورت بله و خیر پاسخ دهید و سپس پاسخنامه را بررسی کنید.
سوالات
الف. فقط بعضی از حرکات ارادی ماهیچهها در بدن انسان سالم تحت کنترل قشر خاکستری مخ قرار دارد.
پاسخ سوال الف
نادرست. تمام حرکات ارادی ماهیچهها در بدن انسان سالم تحت کنترل قشر خاکستری مخ قرار دارد.
ب. فقط بعضی حرکات غیرارادی سلولهای ماهیچهای با بیش از یک هسته تحت کنترل رشتههای عصبی خودمختار است.
پاسخ سوال ب
درست. سلولهای ماهیچهای با بیش از یک هسته سلولهای ماهیچهای قلبی و اسکلتی هستند. فقط حرکات قلبی تحت کنترل رشتههای عصبی خودمختار است.
پ. همه حرکات ارادی ماهیچههایی با ظاهر مخطط در بدن پسری سالم، در پی ترشح ناقل عصبی از رشتههای عصبی پیکری انجام میشود.
پاسخ سوال پ
درست. ماهیچههایی با ظاهر مخطط در بدن پسری سالم که حرکات ارادی انجام میدهد ماهیچههای اسکلتی هستند. این ماهیچهها همواره تحت کنترل اعصاب پیکری هستند.
ت. رشتههای پروتئينی موثر در ایجاد خطوط تیره و روشن و در ماهیچه دلتایی از نظر امکان مشاهده آنها در روشنترین قسمت سارکومر با یکدیگر مشابه و از نظر اتصال به پروتئینها خطوط Z با یکدیگر متفاوت هستند.
پاسخ سوال ت
نادرست. اکتین و میوزین پروتئينهای موثر در ایجاد خطوط تیره و روشن در ماهیچههای اسکلتی هستند. فقط بخشی از اکتین در روشنترین قسمت سارکومر دیده میشود، همچنین فقط رشته اکتین به خط Z اتصال دارد.
ث. در واحدهای تکراری تارچه یک عضله دلتایی، رشتههایی متشکل از اجزای کروی شکل وجود دارد، این رشتهها در هنگام استراحت از طریق سرهای خود از نوعی رشتههای پروتئينی جدا میشوند.
پاسخ سوال ث
نادرست. رشتههای اکتین در واحدهای تکراری ماهیچههای اسکلتی، از اجزایی کروی شکل تشکیل شدهاند. این رشتهها در هنگام استراحت از میوزین جدا میشوند، اما این رشتهها دارای سر نیستند.
ج. آن دسته از تارهای ماهیچهای اسکلتی که در آنها گستردگی شبکه مویرگی اطراف آنها بیش از سایر تارهاست، با سرعت کندتری سارکومرهای خود را کوتاه میکنند.
پاسخ سوال ج
درست. تنفس هوازی در تارهای کند بیشتر است، بنابراین گستردگی شبکه مویرگی اطراف آنها نیز بیشتر است. در تارهای کند نسبت به تارهای تند سارکومرها با سرعت کمتری کوتاه میشوند.
چ. در انقباض یک تار ماهیچهای تند، همهی سرهای میوزین یک سارکومر در یک جهت حرکت میکنند.
پاسخ سوال چ
نادرست. سرهای میوزین یک طرف سارکومر در خلاف جهت سرهای میوزین سمت دیگر حرکت میکند تا خطوط Z به هم نزدیک شود.
ح. در انقباض طولانیمدت عضله سه سر بازو، به طور حتم مولکولهای پروتئینی پس از مصرف انرژی یونهای کلسیم را به ماده زمینهای سیتوپلاسم تار عضلانی وارد میکنند.
پاسخ سوال ح
نادرست. یونهای کلسیم از شبکه آندوپلاسمی و با انتشار تسهیل شده وارد ماده زمینهای سیتوپلاسم میشود.
خ. هر زمان که سلول ماهیچهای ATP مصرف کند طول نوار تیره برخلاف نوار روشن کوتاه میشود.
پاسخ سوال خ
نادرست. سلول ماهیچهای برای انجام کارهای گوناگون از انرژی ATP استفاده میکند. یکی از این فرایندها میتواند فرایند انقباض باشد که همراه با کوتاه شدن نوار روشن درون سارکومرهاست.
د. تارهای ماهیچهای با بیش از دو هسته که در آنها تعداد کانالهای کلسیمی شبکه آندوپلاسمی بیشتر است، نسبت به نوع دیگر تارها به طور حتم برای تولید انرژی زیستی نیازمند وجود اکسیژن نمیباشند.
پاسخ سوال د
نادرست. تارهای ماهیچهای تند تعداد کانالهای کلسیمی بیشتری دارند. این تارها بیشتر انرژی خود را از طریق تنفس بیهوازی به دست میآورند نه همهی آن را.
ذ. زردپیهای ماهیچه دو سر بازو به استخوان زند زبرین برخلاف تنه استخوان بازو متصل میباشند
پاسخ سوال ذ
درست. زرد ماهیچه دو سر بازو به سر استخوان بازو اتصال دارد نه به تنه آن.
ر. خارجیترین سلولهای ماهیچه دو سر دارای چندین هسته محتوی ۲۲ نوع فامتن غیر جنسی میباشند.
پاسخ سوال ر
نادرست. خارجیترین سلولهای ماهیچه دو سر سلولهای بافت پیوندی متراکم هستند که یک هسته دارند نه چندین هسته.
ز. در هنگام انقباض ماهیچه، هر یک از اکتینهای موجود در واحدهای تکراری تار تارچه ماهیچه توام، فاصله خود را با خطوط Z یک سارکومر حفظ میکنند.
پاسخ سوال ز
نادرست. خارجیترین سلولهای ماهیچه دو سر سلولهای بافت پیوندی متراکم هستند که یک هسته دارند نه چندین هسته.
ژ. نوعی تار ماهیچه اسکلتی که با ورزش کردن به نوع دیگری از تار ماهیچهای تبدیل میشود برخلاف نوع دیگر تار ماهیچه اسکلتی میتواند عملکردی تحت تاثیر اعصاب خودمختار داشته باشد.
پاسخ سوال ژ
نادرست. نوع تار ماهیچه اسکلتی که با ورزش کردن به نوع دیگری تبدیل میشود تار تند است. تارهای ماهیچه اسکلتی همواره تحت تاثیر اعصاب پیکری هستند.
س. نوعی ماهیچه اسکلتی که سرعت آزاد شدن یون کلسیم در شبکه آندوپلاسمی آن بیشتر است، برخلاف نوع دیگر ماهیچه اسکلتی توانایی تحریک گیرندههای سازشناپذیر بدن را دارد.
پاسخ سوال س
نادرست. هر دو نوع تار ماهیچهای توانایی تولید لاکتیک اسید را دارند و میتوانند گیرندههای سازشناپذیر بدن را تحریک کنند.
ش. نوعی تار ماهیچهای اسکلتی که به میزان بیشتری ماده مصرفی آنزیم انیدراز کربنیک را تولید میکند، برخلاف نوع دیگر تار ماهیچهای، با سرعت کمتری پلهای اتصالی بین اکتین و میوزین را تشکیل میدهد.
پاسخ سوال ش
درست. کربن دی اکسید ماده مصرفی آنزیم انیدراز کربنیک است. تار ماهیچهای کند برخلاف تار ماهیچهای تند کربن دی اکسید بیشتری تولید میکند. این تار ماهیچهای با سرعت بیشتری پلهای اتصالی بین اکتین و میوزین را تشکیل میدهند.