biof yzika svalovej kontrakcie n.
Download
Skip this Video
Loading SlideShow in 5 Seconds..
BIOF YZIKA SVALOVEJ KONTRAKCIE PowerPoint Presentation
Download Presentation
BIOF YZIKA SVALOVEJ KONTRAKCIE

Loading in 2 Seconds...

play fullscreen
1 / 46

BIOF YZIKA SVALOVEJ KONTRAKCIE - PowerPoint PPT Presentation


  • 236 Views
  • Uploaded on

BIOF YZIKA SVALOVEJ KONTRAKCIE. Ivan Polia ček. VLASTNOSTI SVALU. Kontraktivita – premena chemic kej energ ie n a mechanickú prácu - pohyb - odpoveď svalového tkaniva na stimul áciu je k ontra kcia (skrátenie) E xcitabilit a a s chopnosť odpovedať

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about 'BIOF YZIKA SVALOVEJ KONTRAKCIE' - palila


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
vlastnosti svalu
VLASTNOSTI SVALU
  • Kontraktivita– premena chemickej energie

na mechanickú prácu - pohyb

- odpoveďsvalového tkaniva na stimuláciu je kontrakcia (skrátenie)

  • Excitabilitaaschopnosť odpovedať

- svalové tkanivo môže byť stimulované elektricky, fyzikálnymi, alebo chemickými podnetmi

  • Elasticitaalebo pružnosť

- svaly obsahujú elastické elementy, ktoré zabezpečujú ich pružnosť (návrat do pôvodnej dĺžky)

  • Roztiahnuteľnosť

- sval je možné natiahnuť na dlhší, než je jeho kľudová dĺžka

  • Svaly môžu len ťahať, nie tlačiť
typ y s valu
TYPY SVALU
  • Kostrový sval

- priečne pruhované svalové tkanivopod kontrolou somatického nervového systému (voluntárna kontrola)

  • Srdcový sval

- špeciálne priečne pruhované svalové tkanivo pracujúce automaticky a s moduláciou autonómnym nervovým systémom

  • Hladký sval

- tkanivo bez priečneho pruhovaniastimulované autonómnym nervovým systémom, hormonálne, alebo jednoducho natiahnutím

slide4
Kostrový sval
  • upevnený ku kostiam kvôli pohybu
  • niekoľko typovvlákien (rýchlosť, výdrž, únava, sila, veľkosť motorickej jednotky, štruktúra...)
  • bunky - dlhéviacjadrové cylindrické – dĺžka niekoľko mm (bunka ľudského kostrového svalu), priemer typicky 100 - 150 μm
  • cytoskeleton – podporuje tvar bunky
slide5

Oproti sebe pôsobiace svaly súagonistaaantagonista(napr. flexia lakťa - biceps brachialis- agonista, triceps brachialis- antagonista).

Antagonista nie jenikdy úplne relaxovaný - kontrola a zmierneniepohybu udržovaním tonusuproti agonistovi (excentrický pohyb)

trukt ra kostrov ho svalu
Štruktúra kostrového svalu

Cieva

Kosť

Obklopuje každý zväzok

Svalové vlákno

bunka

cell

Zväzok

- svalový

snopec

Šľacha - zväzok

kolagénových vlákien

Fascia

sa stáva svalovým

obalom, ktorý

prechádza do šľachy

Obklopuje

každú

bunku

slide7
Hlboká štruktúra kostrového svalu

medzi vláknami

Sarkolema

Sarkoplazma

Myofibrila

Jednotlivé svalové vlákna

Jadro

svalov vl kno s valov bunka
Svalovévlákno = svalová bunka
  • Sarkolema – membránasvalovej bunky (kostrového, srdcového ahladkého svalu) – vedie signál

skutočná membrána (plazmatická membrána)

+ vonkajší obal (tenká vrstva polysacharidov s kolagénovými vláknami), ktorý prechádza do vlákien šľachy

  • Sarkoplazma - cytoplazmas organelami
  • Myofibrily - cylindrické organely – kontraktilné elementy (myofilamenty) aktínové a myozínovévlákna – špecifická akonštantnádĺžka (niekoľkýchμm) - organizované do opakujúcich sa podjednotiek pozdĺž myofibrily – sarkoméry
  • Sarkoplazmatické retikulumsT-tubulárnym systémom – vnútorný vodivý systém
slide9

Svalové vlákno

Sarkoplazmatické

retikulum

Štruktúra

svalovej

bunky

Myofibrila

Myozín

Aktín

Sarkoméra

H-

pás

I-

pás

Sarkoméra

A-

pás

Z-

doštička

Z-

doštička

M-

čiara

slide10
Mikroskopickáfotografia a schéma sarkoméry

Z-doštička

Z-doštička

Hrubé vlákno

Tenké vlákno

I-pás

I-pás

A-pás

motor ick jednotka

Nervo-svalová platnička

Motorickájednotka

miecha

  • Svalové bunky sú izolované spojivovým tkanivom - každámusí byť stimulovaná axónommotoneurónu.
  • Motorická jednotka - všetkysvalové bunky inervované týmistým motoneurónom – kontrahujú sa naraz.
  • Väčšinou je v svalezmes motorických jednotiek rozličnej veľkosti.

veľké jednotky >100 buniek (najmä pomalé posturálnesvaly)

maléjednotkyokolo 10 buniek (presná

kontrola rýchlych svalov – napr. okohybných)

telo motoneurónu

axón motoneurónu

Svalové vlákna (bunky)

re k ruitment n bor moto r ick ch jednotiek
Rekruitment (nábor) motorickýchjednotiek

Zvyšujúca sa centrálna (moto-neurónová) aktivita – postupná aktiváciamotorických jednotiek

s vyšším prahom.

miecha

Motorická jednotka 1- nízkoprahová (aktivuje sa skôr)

Motorická jednotka 2

Motorická jednotka 3- vysokoprahová (aktivuje sa neskôr)

slide13

Motorické vlákna(axóny motoneurónov) v motorickom nerve vedú akčné potenciálydo nervo-svalovej platničky.

  • Akčný potenciál
  • na presynaptickej membráne aktivuje napätím riadené Ca kanály – Ca2+ influx – vezikuly s neuro-transmiterom-acetylcholín (ACh)- výlučnýtransmiter nervo-svalovej platničky – uvoľnia ACh
  • do synaptickejštrbiny.
acetylchol n
acetylcholín
  • ACh sa viaže nanikotínové receptorypostsynaptickej membrány (nervo-svalovej platničky) svalovej bunky – aktiváciaNa kanálov – depolarizácia = jednotkový platničkovýpotenciál - PP

nikotínový

ACh receptor

slide15
Aj bez stimulácie môže náhodne vezikulus uvoľniť ACh do synaptickej štrbiny, čo vyvoláminiatúrny EPSP (miniatúrny platničkový potenciál).

Akčný potenciálna zakončenívyvolá úplný platničkový potential (PP),ktorývždy dosiahne firing level (prahovú úroveň) a vyvolá akčný potenciál na svalovej bunke.

Akčný potenciál sa rozšíri pozdĺž sarkolemy a cezT-tubulárny systémsvalovej bunkyna sarkoplazmatické retikulum.

  • Acetylcholínje eliminovaný (zo synaptickej štrbiny) rozkladom acetylcholín-esterázou.
intracelul rny z znam zo svalovej bunky
Intracelulárnyzáznamzo svalovej bunky

Nervový impulz

na axónovom zakončení

uvolní ACh do nervo-

svalovej platničky.

ACh vyvolá EPSP=

platničkový potenciál (PP)

nasubsynaptickej membráne

platničky(pod zakončením)

(na grafeA), ale nie ďalej

od platničky (B).

Keď PP dosiahne prahovú

hodnotu (okolo −50 mV),

vznikne akčný potenciál,

ktorý sa šíri pozdĺž vlákna

(na grafe od AkB).

elektródy

Akčný potenciál

PP

stimul na nervo-svalovej platničke

stimul na nerve

čas (ms)

slide17

depolarizačná fáza

repolarizačná fáza

prah

prah

depolarizácia

depolarizácia

čas (ms)

čas (ms)

Počas depolarizačnej fázy AP sa MP zmení z približne -85 mV

na asi +20 mV. Počas fázy repolarizácie dochádza k postupnému návratu na hodnotu kľudového membránového potenciálu asi -85 mV.

Depolarizácia je zmena membránového potenciálu na plazmatickej membráne bunky, kedy sa stáva vnútro bunky menej negatívne (vonkajšok bunky menej pozitívne) nabité.

slide18
Tvar a niektoré parametre akčného potenciálu svalového vlákna snímaného intra-versus extra-celulárne.

intracelulárny

hypopolarizácia

čas (ms)

extracelulárny

Stimulačný artefakt

vrchol

latencia

trvanie

extracel ul rne sn manie emg z parastern lneho svalu 2 rozdielne motorick jednotky boli detekovan
Extracelulárne snímanie EMG z parasternálneho svalu – 2 rozdielne motorické jednotky boli detekované

200 μV

10 ms

slide20

Akčný potenciál

  • naT–tubuloch a sarkoplazmatickom retikule aktivujenapätím riadené
  • Ca kanály na týchto štruktúrach – uvoľnenie (prienik) – influx Ca2+ do intracelulárnehopriestorusvalového vlákna
  • Ca2+ – je iniciátor
  • svalovej kontrakcie

Sarkoplazmatické retikulum obklopuje myofibrily a obsahuje zásobu

Ca2+ iónov. Priečny T – tubulárny systém je cestou pre akčný

potenciál, aby sa tento dostal na sarkoplazmatické retikulum.

sarkolema

myofibrily

terminálne cisterny

T - tubuly

A-pás

I-pás

sarkoplazmatické retikulum

Z línia

mitochondria

jadro

slide21

Membrána

Myofibrila

Ca kanál

T-tubuly sformované z preliačenia plazmatickej membrány

Sarkoplazmatické retikulum

Proteín citlivý na potenciál

Depolarizovaná membrána T-tubula

Membrána T-tubula

Akčný potenciál

Membrána sarkoplaz. retikula

Uvoľnenie Ca iónov

slide22

relaxovaná

maximálnakontrakcia sarkoméryje okolo 30%

kontrahovaná

slide23

Svalová kontrakcia sa deje interakciou

  • AKTÍN-ových(tenké) a MYOZÍN-ových (hrubé)vlákien.
  • Tropomyozínv kľudeprekrývaväzobné miesta aktínu.

tenký filament

tropomyozín

troponín

myozín hrubého filamentu

slide24

Ca2+ sa viaže na troponín, mení sa tvar (konformácia)

  • tropomyozínu, ktorýodkryje väzobné miesta
  • naaktíne aktínového vlákna.
  • Svalová kontrakcia vyžaduje aj ATP.
slide25

Sval sa kontrahuje, keď sa myozínové hlavy viažu

s aktínom(priečne mostíky) a myozínové hlavy sa ohnú, čím potiahnu aktínové filamenty hlbšie

medzi myozínové filamenty.

cyklus : väzba– ohnutie – uvoľnenie

1 záber – 10-12 nm

slide26

Väzba priečnymi mostíkmi

Schémamyozínovej hlavy kuracieho svalu.

Pohyb je zrejme v skutočnosti oveľa plynulejší a rozložený aj na aktínovo-myozínové rozhranie.

(Rayment et al. Science 261: 50-58, 1993)

Každá myozínová molekula obsahuje 2 peptidy

ťažkých reťazcov, ktoré boli enzymaticky zviazané

do myozínového ramena a 2 globulárnych hláv

či priečnych mostíkov. Ťažký reťazec hlavy má

oblasť ramena (modré) obalenú

2 menšími peptidmi. Tieto peptidy predstavujú ľahký reťazec (žlté a červené), ktorý stabilizujea niekedy sa podieľa na regulácii myozínu.

slide27

Na uvoľnenie ohnutých myozínových hláv z väzbyk aktínu a na ich vyrovnanie je potrebné ATP. Myozín hydrolyzuje ATP (rozklad na ADP afosfát),čím získa energiu.

slide28

Myozínovévláknos myozínovými hlavamikaždých 14,5 nm.

294 myozínových molekúl je nahrubom vlákne (588 ATP-ázovýchväzobnýchmiest).

slide29

Kým je Ca2+ a ATP prítomné (priaktíne a myozíne), cyklus : väzba s aktínom, ohnutie, uvoľnenie a vyrovnanie myozínových hlávpokračuje (kontrakcia).

  • Ca2+ je neustále„pumpované“ (Ca pumpou – ATP-ázou)nazad do sarkoplazmatického retikula (a T-tubulov).
  • Ca2+ koncentráciasa udržuje vysoká jeho uvoľňovaním zosarkoplazmatického retikulaďalšími akčnými potenciálmi.
  • Bez Ca2+ sa tropomyozín vráti do tvaru (konformácie),ktorý blokujeväzbové miesta aktínového vlákna – zastavenie kontrakcie.
  • Keďže jeATP nevyhnutné na uvoľnenieväzby aktínu a myozínu – bez ATP : RIGOR MORTIS.
svalov trhnutie
Svalové trhnutie
  • zvýšená intracelulárna koncentrácia Ca2+ (uvoľnené zo sarkoplazmatického retikula a T – tubulov) trvá dlhšienež akčný potenciál
  • eštedlhšie trvá jednotkové svalové trhnutie

- keďže má kostrový sval krátku refraktérnu periódu(a akčný potenciál na sarkoleme sa rozšíri z nervo-svalovej platničky pozdĺž celej membrány, T – tubulov a sarkoplazmatického retikula) SUMÁCIAjeČASOVÁ a to na úrovni uvoľňovania Ca2+a superpozície svalových trhnutí

s valov t rhnutie vlnit a pln tetanus

MP

(mV)

Svalové trhnutie – vlnitý aúplný tetanus

Akčný potenciál

  • Tetanická kontrakcia – motorická jednotka je stimulovaná vysokou frekvenciou akčných potenciálov z príslušného motoneurónu.
  • Čas medzi stimulmi je kratší než svalové trhnutie – málo času na relaxáciu.
  • Sila kontrakcie sa zvyšuje – pridáva sa k predchádzajúcim trhnutiam - maximálna kontrakcia.

F

(N)

Izometrické trhnutie

čas (ms)

čas (ms)

slide32

Vysokofrekvenčné stimuly (akčné potenciály) vyvolajú superpozíciusvalových trhnutí a (časovú) sumáciukontrakcie.

Nekompletný (vlnitý)

tetanus

Kompletný (hladký) tetanus

hladk sval
Hladký sval
  • Hladký sval (viscerálny)

- vo vnútorných orgánoch a cievach

- žiadne priečne pruhovanie

- vrstvy pod sliznicami v respiračnom a tráviacom systéme, kruhové vrstvy v stenách ciev, sfinktery (zvierače)

  • Svalové vlákna hladkých svalov – vretenovitý tvar (fuziformný - širší v strede a tenší na koncoch) - 20-500 μm dĺžka
  • Pomer aktínu a myozínu ~ 6 : 1 v kostrovom svale, ~ 4 : 1v srdcovom svale a ~ 16.5 : 1 v hladkom svale
  • Vyššia elasticita a schopnosť sa natiahnuť, pričom sa stále zachováva kontraktilita, v porovnaní s priečne pruhovanými svalmi
hladk sval reva

Kruhové vrstvy okolo čreva vykonávajú kontrakciou segmentáciu

Hladký sval čreva

Longitudinálne vrstvy pozdĺž čreva vykonávajú vlnité kontrakcie

kontrakcia hladk ho svalu
Kontrakcia hladkého svalu
  • Kontrakcia a relaxácia - posunmyozínových a aktínových filamentov - hormóny, neurotransmitery, lieky
  • Jednotkový hladký sval– tkanivo je spojené do syncytia - autonómny nervový systém inervujejednubunku vo vrstve či zväzku

- akčný potenciál

sa šíri cez

spojenia typu

„gap junctions“

na susedné

bunky (a všetky

sa kontrahujú

spoločne).

  • Hladký sval sa môže kontrahovať spontánne

- je myogénny (vďaka dynamike iónovýchkanálovalebo pacemakrovým bunkám – napr. intersticiálne Cajal-ovebunky gastrointestinálneho traktu).

Peristaltika

potrava

ezifágus

Cirkulárne svaly kontrakcia

Potrava pehltnutá predtým

Cirkulárne svaly relaxované

Sfinkter

Žalúdok

kontrakcia hladk ho svalu1
Kontrakcia hladkého svalu

Viacjednotkový hladký sval – autonómnym nervovým systémom sú inervované jednotlivé bunky (jemná kontrola a graduovaná odpoveď podobne ako pri skeletálnom svale) - trachea, elastické artérie, iris oka).

Žiadny troponín, ale namiesto neho jeKalmodulín regulačným proteínomv hladkom svale.Taktiež tropomyozín nemá regulačnú funkciu, ako v priečne pruhovaných svaloch.

Kontrakciasa začína

Ca-regulovanoufosforyláciou

myozínu, nie Ca-aktivovaným

troponínovým systémom.

Tenké filamenty

hladkého svalu

obsahujú

najmä aktín,

tropomyozín,

a kaldesmon.

srdcov sval
Srdcový sval

Interkalárne disky

Priečne pruhovanie

Myocyty

  • Srdcový sval

- oveľa kratšie bunky nežkostrový sval

- bunky srdcového svalu sa vetvia a spájajú spojeniami gapjunctions -interkalárnymidiskami - elektrochemické impulzyprechádzajúna všetkyprepojenébunky – funkčná sieťsyncytium (bunkypracujú ako celok).

Jadrá

Miernepriečne pruhovanie- podobné, ale nie totožné usporiadanie myofilamentov, ako má kostrový sval.

Mnohé bunky srdcového svalu súmyogénne - impulzyvznikajú vo svale, neprichádzajú z nervového systému – srdcový rytmus.

slide40

cytozol

Schéma interkalárneho diskusrdcového svalu

konexín proteín

gap junctions vytvárajú cytoplazmatickémostíky

medzibunkový priestor

bunková membrána

  • V myocytoch srdcového svalu, influx Na+spustíCa-indukovanéCa2+ uvoľnenie - Ca2+ influx cez napätím-riadenéCakanályv sarkoleme, čo vedie k uvoľneniu Ca2+zo sarkoplazmatického retikula.
slide41

Monofázický akčný potenciál (srdcový sval)

Fáza 2 Ca2+ do bunky inicializácia kontrakcie

Fáza 0 depolarizácia - Na+ do bunky

Fáza 3

K+ von z bunky repolarizácia

Kľudový potenciál

depolarizácia

repolarizácia

slide42

„Pace-makerový“ akčný potenciál

Fáza 0

Prepotenciál

Fáza 3

Fáza 4

and its relation to the ecg waveform

Monofázický akčný potenciál (srdcový sval)

a jeho vzťah k EKG krivke

and its relation to the ECG waveform

Fáza 1

Fáza 2

Fáza 0 depolarizácia - Na+ influx

Fáza 3 repolarizácia K+ eflux

Dlhotrvajúci akčný potenciál – dlhá refraktérna perióda

– žiadna časová sumácia - žiadna tetanická kontrakcia

vz ah ele ktrick ch a mechanic k ch chara k terist k srdcovej akcie
Vzťah elektrických a mechanických charakteristíksrdcovej akcie

tlak v aorte

tlak v ľavej komore

akčný potenciál ľavej komory

EKG

čas (s)

slide45

Šírenie sa

elektrickej aktivity

(akčného potenciálu) zo

sinoatriálnehouzlado tkanivasrdcovýchpredsienía atrioventrikulárnehouzla a potom

do tkaniva srdcových komôrso záznamom príslušného EKG.

zhrnutie
ZHRNUTIE
  • Základné vlastnosti svalov a svalového tkaniva
  • Kostrový, srdcový, hladký sval a rozdiely medzi nimi
  • Štruktúra svalu a svalovej bunky (myofibrila, sarkomera, aktín, myozín, ...)
  • Motorická jednotka, nervo-svalová platnička, acetylcholín, platničkový potenciál
  • T - tubuly, sarkoplazmatické retikulum, akčný potenciál svalového vlákna
  • Kontrakcia svalu, jej kontrola (tropomyozín), úloha Ca2+ iónov aATP
  • Svalové trhnutie, superpozícia, sumácia, tetanus (vlnitý, hladký), rigormortis
  • Jednotkový a viacjednotkový hladký sval, spojenie „gap junction“, syncytium
  • Štruktúra tkaniva srdcového svalu, interkalárne disky, Ca vyvolané uvoľnenie Ca2+
  • Akčný potenciál srdcového svalu, jeho trvanie,sumáciakontrakcie

http://entochem.tamu.edu/MuscleStrucContractswf/index.html