Көлденең жолақты бұлшықеттердің құрылымы мен бұлшықеттің жиырылу механизмін арасындағы байланыс. Биология, 10 сынып, дидактикалық материал.

Бұлшық ет жасушалары элементтері саркоплазмада орналасқан. Бұлшықет жасушасындағы цитоплазма –саркоплазма деп аталады. Бұлшықет талшығында митохондриялар өте көп, бұлшықет талшығының 30-35 % құрайды.Миофибриллада митохондрия тізбектеле орналасқан, саны 100- 1000-даған болады, энергия көзі. Соның арқасында бұлшықет жиырылады, босаңсиды. Миофибрилла- ұзын, жіңішке бұлшықет талшығы. Миофибрилла – саркомерлердің жиынтығы. Ұзындығы 0,002мм. Демек бұлшықет бұлшықет талшығынынан миофибрилладан саркомерден тұрады.

Саркомер: 2 түрлі нәруыз жіпшесінен тұрады:1.миозин –жуандау бөлігі. 2. актин- жіңішкелеу бөлігі Миозин жіпшесінің екі жағындағы өсінділер- миозин көпіршелері. Жүйке жүйесі әсерінен осы өсінділер актинмен 90 градус бұрыш жасай байланысады. Актин жіпшелерін 45 градус бұрыш жасай жиыра қозғалады. Оны қайық, ескек жұмысына ұқсатуға болады. 1 –ескек суға түседі – көпірше жанасады. 2- ескекті тарту – көпіршелер 45 градуста ығысады. 3-ескек көтеріледі, көпіршелер ажырайды.

Дәл осылай саркомер жиырылады бұлшықет талшығы жиырылады нәтижесінде бұлшықет жиырылады. Бірақ осындай 1«ескек» есуде, саркомер өз ұзындығын 1 % қысқарта алады. Жақсы жиырылу үшін «ескекті» қайта-қайта есу керек. Ескекшісіз бұл жұмыстың жүруі мүмкін емес. Ескекші кім? Ол жүйке жүйесі. Жүйке импулстері арқылы секундына 7-50ге дейін «ескек» есіледі. Актин жіпшесіне неғұрлым көпіршелер көп байланысса соғұрлым жиырылу күштірек болады. Саркомердің ұзындығы көпіршелер жалғану үшін 0,0019-0,0022мм болады, тыныштық күйдегі ұзындығына тең болады.

Бұлшықет талшығы созылған сайын (саркомер 0,024-0,0035) актин мен байланысқан миозин көпіршелері азая береді, азая береді соңында кейбір көпіршелерге байланысатын ештеңе болмай қалады. Бұлшықет өте қатты жиырылғанда саркомердің ұзындығы 0,0016-0,0013мм, актин жіпшелері миозин жіпшелеріне еніп бір-біріне кедергі жасайды.Нәтижесінде күрделенген жаңа көпіршелер түзіледі де бұлшықет жиырылуы баяулайды. Міне сондықтан бұлшықет жиырылу күші қозғалыстың басында және соңында тең болмайды.Яғни бұлшықет жиырылғанда көпіршелер түзіліп үлгермейді.

Тропомиозин. Тропинин.

Тропомиозин – фибрилла нәруызы. Бұл нәруыздар жүрек және қаңқа бұлшықеттерінде болады. Бірыңғай салалы бұлшықетте болмайды. Жүрек ауруларын анықтауда медицинада диагностикалық маркер ретінде қолданылады. Тропинин мен тропомиозин кальций ионы болмаса миозин мен актиннің байланысуын болдырмайды. Жасуша ішінде кальций концентрациясы артса бұлшықет жиырылады, төмендесе босаңсиды. Тропинин кальций ионымен байланысушы нәруыз. Тропинин : тропинин С +Са тропомиозин(актинмен миозинді б) тропинин I +актинмен байл. Тропомиозиндік жиынтық түзіп, ингибитор (актинмен миозин арасында, Са жетіспегенде) тропинин Т+ тропомиозинмен байланысып тропомиозиндік жиынтық түзеді.,

Жиырылу жылдамдығына қарай ет талшықтары шапшаң және баяу әрекеті болып бөлінеді.

Шапшаң әрекетті, немесе фазалық талшықтарда саркоплазмалық ретикулум жақсы дамиды да, одан кальций иондары оңай, тез шығады. Мұндай талшықтар қанмен нашар жабдықталады, жиырылғаннан соң шапшаң босаңсиды және оларда тотықтырғыш ферменттердің белсенділігі төмен келеді. Олардың талшықтары ақ түсті, ірі әрі ұзынырақ, құрамында миоглобин аз, гликоген көп болады. Шапшаң әрекеттегі еттер белгілі мерзім ішінде АТФ-ті көп жұмсайды және тонустық жиырылу кезінде қуатты аз сақтайды. Сондықтан статикалық жұмыс атқарылғанда (мысалы, дененің кеңістіктегі жағдайын сақтау үшін) организм негізінен баяу әрекетті қызыл талшықтарды, ал жылдам қимыл атқару үшін шапшаң әрекеті ақ талшықтарды пайдаланады.

Бұлшық етте : изотониялық, изометриялық және ауксотониялық жиырылу түрлері кездеседі. Изотониялық жиырылу кезінде ет талшықтарының ширығу деңгейі өзгермей, оның тек ұзындығы қысқарады. Тәжірибе жағдайында изотониялық жиырылу оқшауланған бұлшық етке аз ғана жүк іліп, электр тогымен тітіркендірген кезде байқалады. Изометриялық жиырылуда бұлшық етгің ұзындығы өзгермей, тек ширығу деңгейі артады. Тәжірибе жағдайында жиырылудың бұл түрі оқшауланған бұлшық етке тым ауыр жүк іліп, тітіркендіргенде байқалады. Ауксотониялық жиырылу деп бұлшық еттің ширығу деңгейі мен ұзындығын өзгерте жиырылуын айтады. Қимыл әрекет үстінде етгер ауксотониялық жиырылу жағдайында болады, бірақ онда не изотониялық, не изометриялық жиырылу басымырақ келеді.

Бұлшық ет жиырылуының молекулалық негізін актин мен миозиннің электромеханикалық жанасу ерекшелігі құрайд Актин мен миозиннің өзара әрекеттесуі саркоплазмалық торда сақталатын кальций иондарының қатысуымен жүреді. Тітіркенгенге дейін немесе босаңсу сатысыңда, актин мономері миозинмен әрекеттесе алмайды.

Бұлшықет жұмысы және еттің қажуы. Бұлшықет күші. Еттің жиырылу дәрежесі тітіркендіргіш күшіне, еттің өзінің морфологиялық ерекшеліктеріне және физиологиялық күйіне байланысты. Ұзын бұлшық еттер келте еттермен салыстырғанда көбірек қысқарады.

Еттің жиырылу күші оның созылу деңгейімен байланысты өзгереді. Еттің аз шамада созылуы серпінділік компонеттерін ширықтырып, жиырылу күшін арттырады. Ал, ет шамадан тыс созылса, оның жиырылу күші әлсірейді. Оның себебі ет күшті созылғанда актин мен миозин жіпшелерінің жанасу аймағы азайып, оларды қосатын өсінділер саны кемиді.

Еттің күші оның физиологиялық көлденең енінің (талшықтар бағытына перпендикуляр қиындысының) мөлшеріне байланысты. Таранды және жартылай таранды еттер күштірек болады да, бүйірлі еттер одан әлсіздеу, ал талшықтары параллель орналасқан еттер өте әлсіз келеді (1-сурет). Бұлшық еттің изометриялық жиырылу кезінде барлық ет талшықтарының қатысуымен дамытқан ширығу (кернеу) деңгейін еттің максимальды күшідеп атайды.

Еттің максимальды күші оның құрамына енетін талшықтардың санына, жуандығына байланысты. Бұл көрсеткіштер еттің анатомиялық көлденең енін құрайды. Еттің максимальды күшінің оның анатомиялық көлденең еніне қатынасын еттің салыстырмалы күші деп атайды. Ол кг/см² өлшемімен бағаланады. Ал еттің максимальды күшінің оның физиологиялық көлденең еніне қатынасын еттің абсолюттік күші дейді.

1-сурет. Талшықтары әр түрлі бағытта орналасқан еттердің анатомиялық (а-а) және физиологиялық (б-б) көлденең ені:

А – талшықтары қатар (параллель) орналасқан, Б – сыңар таранды, В – қос таранды, Г – көп таранды еттер. Ет жұмысы. Ет жиырылған кезде оның ұзындығы қысқарып, белгілі жұмыс атқарылады. Еттің нақтылы жүкті қозғалту, буын арқылы сүйек қимылдарын қамтамасыз ету үшін атқарған жұмысын динамикалық жұмысдейді. Бұлшық ет изометриялық жиырылу жағдайында болғанда, оның ұзындығы өзгермегеннің өзінде жұмыс атқарылады. Бұл жұмысты статикалық жұмыс деп атайды.

Еттің динамикалық жұмысының (W) мөлшерін жүктің массасын (Р) ол көтерілген биіктікке (h) көбейту арқылы анықтайды да, килограмм/метр бірлігімен өлшейді: W = Р h (кгм).

Еттің жұмысы ол көтерген жүк мөлшеріне, жұмыс ырғағына байланысты өзгеріп отырады. Ет жұмысының жүк салмағына қарай өзгеруін орташа салмақ заңымен бейнелейді: салмақ орташа болса, ет күшті жиырылады, ет қызметі мықты болады. Бұлшық еттің ең күшті жұмысы жиырылудың ырғағы орташа болғанда байқалады (орташа жылдамдық заңы). Бұлшық еттің қажуы. Қажу деп әрекет атқарғаннан кейін жеке органдардың, немесе бүкіл организмнің жұмыс қабілетінің уақытша төмендеуін, не жойылуын айтады. Бұлшық ет ұзақ уақыт жұмыс атқарудың салдарынан қажиды. Қажыған кезде еттің функционалдық қасиеттері - қозғыштығы, лабильділігі және жиырылғыштығы, төмендейді. Қажудың салдарынан еттің жиырылу күші бірте-бірте әлсірей бастайды, дара жиырылуды бейнелейтін сызық көлбеу тартып, босаңсу сатысы ұзарады.

Қаңқа еттері бірыңғай салалы еттерден шапшаңырақ қажиды. Ал, қаңқа еттерінде алдымен ақ еттер, содан соң қызыл еттер қажиды.

Қажудың мәні әлі толық анықталмаған. Бұл құбылысты түсіндіру үшін И.Шифф титықтау теориясын ұсынған. Бұл теория бойынша қажу процесі бұлшық еттегі қуат қорының, атап айтқанда гликогеннің азаюына байланысты туындайды.

Е.Пфлюгердің улану теориясына сәйкес жұмыс үстінде бұлшық етте сүт және фосфор қышқылдары мен басқа да алмасу өнімдері жиналып, олар бұлшық етке жағымсыз әсер етеді, оны уландырып, әрекетін нашарлатады. Фосфор қышқылы кальций иондарын байланыстырып, еттің жиырылу күшін әлсіретеді, ал зат алмасу өнімдері бұлшық ет талшықтары мембранасының әрекет потенциалын тарату қабілетін төмендетеді.

Аталған екі теория да оқшауланған ет талшықтарына жүргізілген тәжірибелер нәтижесіне сүйеніп, ұсынылған. Сондықтан олар қажу процесін біржақты және үстіртін түсіндіреді.

Біртұтас организм жағдайында жүргізілген тәжірибелер қажу процесі кезінде бұлшық етте қуат көзі - АТФ пен гликоген қорының, креатинфосфат деңгейінің азаятынын, оттегі тапшылығы туындайтынын көрсетті. Сонымен қатар бұлшық еттің жиырылу процесін қамтамасыз ететін белоктарында да құрылымдық өзгерістер байқалады. Атап айтқанда актомиозин құрамындағы сульфгидрильдік топтар азайып, АТФ-тің әрекеті бұзылады.

Табиғи жағдайда организмнің қимыл аппаратының қажуы көп факторлы процесс. Тұтас организмде органдарға қоректік заттар мен оттегі толассыз жеткізіліп, алмасу өнімдері үздіксіз шайылып әкетіліп отырады. Қажыған кезде органның жұмыс қабілетінің төмендеуімен қатар, көптеген органдар мен жүйелердің (шеткі жүйке-ет аппаратының, тыныс алу, қан айналым жүйелерінің) қызметі бұзылып, гипоксия, гипогликемия байқалады, алмасу өнімдерінің әсерінен жүйке торшаларының қызметі төмендейді, орталық және вегетативтік жүйке жүйелерінің реттеуші қызметі нашарлайды, қимылдар үйлесімі бұзылады, синапстарда ацетилхолин қоры азаяды.