KAS - İSKELET SİSTEMİ ve BAĞIŞIKLIK...

KAS - İSKELET SİSTEMİ ve

BAĞIŞIKLIK SİSTEMİ

Hazırlayan: Yrd.Doç.Dr. Yosun MATER

1.İskelet Sistemi Türleri

Hidrostatik iskelet sistemi, bir gövde duvarının içindeki su basıncını kullanır.

Kas kasılmaları, bir toprak solucanın farklı vücut bölümlerine suyun akması ve

böylece oluşturduğu basınçlar yardımıyla, kasılıp gevşemesi ile hareket etmesi

şeklinde ortaya çıkar (Şekil 47.1).

•Dış iskelet (Exoskeletons) katı bir

dış kaplamadan oluşur.

•Genellikle bu kaplama sert kitin

içerir.

•Böyle bir durumda organizmanın

büyümesi için dış iskeletin çatlayıp,

kırılması ve dökülmesi gerekir (Şekil

47.2a).

•İç iskelet’e (Endoskeletons) sahip

canlılarda, iskelet sabit ve sağlam bir

yapıdadır.

•Omurgalılarda sabit iç iskelet içerir.

•Bu iç iskeletin yapısı; bağ dokularının

kalsiyum fosfat ile mineralize olması

ile oluşmaktadır (Şekil 47.2b).

2. Kemik Yapısı

•Kemiklerde gelişme iki

şekilde olmakta ve

sınıflandırılmaktadır.

•Bunlardan ilki, zar dışında

(Intramembranous)

gelişmedir.

•Yani kemiğin bağ dokusu

içinde bir tabaka şeklinde

oluşmasıdır (Şekil 47.3).

•Diğeri ise Endokondral gelişmedir.

•Endokondral gelişmede bir kıkırdak model oluşturulur ve bunu kemik

doldurur.

•Öncül kemik hücreleri (Osteoblasts) kemik gelişimini başlatabilir ve

kemik hücresi (Osteoscyte, Osteosit) oluşturabilir.

•Osteoklastlar (Osteoclasts) ise kemiğin bozulması ve yıkımından

sorumludurlar.

•Kemik gelişimi, boyuna uzama ve enine genişleyerek büyüme şeklinde

olur.

•Kemik uçlarında (Epifizler) sona kalan kıkırdak, sonradan kemik

yüzeyler arasında bir tampon görevi görür(Şekil 47.4).

Kemik yapısında kan damarları ve sinirler

içerir.

Kuşlar ve balıklarda kemik sistemi damar

içermez (=avasküler) ve hücrelerle ilinti

içine girmez (=asellüler).

Diğer omurgalılarda, kemik; kemik

hücreleri, kan kılcal damarları ve sinirleri

içeren Havers (=Haversian) sistemine

sahiptir.

Kemiklerin kalınlığı veya inceliği onu

kullanıp, kullanmamaya ve onun üzerine

düşen, onu etkileyen güç miktarına

bağlıdır (Şekil 47.5).

3. Eklemler ve İskelet Hareketleri

Hareketli eklemler; tipine bağlı olarak, farklı hareket derecelerine-

aralıklarına sahiptirler.

Yuvalı topuzlu eklemler (Ball-and-socket joints) tüm yönlere

hareket edebilen eklemlerdir.

Sadece ön ve arkaya hareket etmeye izin veren eklemlere, menteşe

eklemleri (Hinge joints) adı verilir ve hareketleri kısıtlıdır.

Kayar eklemler (Gliding joint) ise istikrarlı ve esnekliğe izin veren

eklemlerdir.

Kombine eklemler (Combination joint) diğer eklemler ile beraber

eklem rotasyonuna izin veren ve kayma hareketi yapan eklemlerdir

(Şekil 47.7).

Eklemleri hareket ettirmek için;

kemikler, iskelet kasları ile çekilir.

Bu ya doğrudan kemik zarına

(periosteum) bağlı kaslar

yardımıyla veya tendonlar

vasıtasıyla gerçekleşir.

İskelet kasları birbirlerinin karşı

zıt çiftler (antagonistik)

halinde hareket edebilirler (Şekil

47.8).

4. Kas Kasılması

Kas kasılması, kas liflerinin

bir diğer lif üzerinde kayması ve

bu şekilde liflerin üst üste

gelmesi; örtüşme ile gerçekleşir.

Aktin ve Miyozin adı verilen

bu filamentler, kas kesiti

üzerinde mikroskopik olarak

ayırt edilebilen, farklı bantları

oluştururlar (Şekil 47.10).

Kas, aktin ve miyozin filamentleri birbiri üzerinden kayarak, çapraz

köprüler oluşturduğu zaman kasılır.

Miyozin’in küresel baş kısımlarının, Aktinler ile çapraz köprüler

oluşturması için ATP hidrolize olur ve ADP’ye dönüşür.

Bu sırada bir iyonik fosfat (Pi) açığa çıkar.

Çapraz köprüler üzerinde, bu ince filamentler, sarkomer merkezine doğru

çekilir.

Bu sırada miyozin’in filamentinde yer alan kafa yapısı, aktini

filamentinden ayrılır ve yeni bir ATP bağlar (Şekil 47.14)

•Kas kasılması, sinir uyartıları ile kalsiyum iyon kanallarının

açılmasına bağlıdır.

•Troponin adı verilen protein yapısı tarafından aktin,

miyozine bağlanır ve tropomiyozin bir blok oluşturur

•Böylece çapraz köprüleri meydana getirir.

•Sinir uyarımı (Stimülasyonu) ile kalsiyum iyon kanallarından

hücre içine salınır.

•Bu sarkoplazmik retikulumunda yardımıyla bir troponin-

kalsiyum oluşumu meydana getirir.

•Böylece çapraz köprü oluşturmak için troponin-kalsiyum

kompleksi, tropomiyozin ile yer değiştirir (Şekil 47.16 ve 47

).

Çalışan motor birimleri, tek

bir motor nörondan oluşur ve

ona göre davranırlar.

Her biri bir nöron tarafından

kontrol edilmez (Şekil 47.17).

Kas lifleri, vasıtasıyla iki türlü

kasılma vardır; bunlar yavaş

kasılan ve hızlı kasılan

kaslardır.

Tek kas stimülasyonu ile

ortaya çıkan seğirme, kasılma

ve gevşeme arasındaki aralığa,

duruma verilen isimdir.

Uyartı miktarı artarsa olan

ikinci kasılma ilk kasılmayı

da taşır.

Yani gevşeme olmadan

kasılma devam eder.

Kramp (üst üste

seğirmeler, Tetani) hiçbir

rahatlama olmadan

kasılmaya devam etme

halidir (Şekil 47.18).

İskelet kası liflerinin kasılmayla bağlantılı iki önemli özelliği daha

vardır.

1.Yavaş kasılan lifler dayanıklıdır.

2.Hızlı kasılan lifler ise güçlü kasılırlar.

Kas metabolizması, kullanıma bağlı olarak değişebilir.

İstirahat halindeki iskelet kasları, yağ asitlerinin metabolizmasından enerji

elde ederler.

Ne zaman aktif enerjiye ihtiyaç duyarlarsa o zaman, enerjiyi glikoz ve

glikojen metabolizmasından alırlar.

Kasın yorulmasına bağlı olarak, kullanılmasında azalma olabilir.

Kasın çalıştırılması, yeni kaslar oluşmasına veya kas sayısının

artmasına değil, var olan kasın boyutunun artmasına neden olur.

5.Hayvanlarda Hareket Türleri

•Hayvanlarda farklı hareket türleri vardır.

•Su üzerinden veya içinde hareket eden yüzücü hayvanların

sürtünme ile uğraşmaları gerekir.

•Sucul omurgalılar arasında, su içinde hareket, vücudun bir

kısmı veya bütünüyle suyun itilmesine bağlı olarak

gerçekleşir.

•Birçok omurgalıların vücudunu dalgalandırarak veya sadece

kuyruğunu oynatarak vücudunu ileri doğru iter (Şekil 47.20).

•Diğerleri ise kol ve bacaklarını yani ekstremitelerini

kullanarak yüzerler.

Karasal harekette ise hayvanlar öncelikle yerçekimi ile ilgilenmek zorundadırlar.

Çoğu kara hayvanları öncelikle bedenlerini kaldırmak ve sonrasında kaldırdıkları

bedeni taşımak zorundadırlar.

Bunun için onları taşıyan ve zemine uzanan, uzantılara ihtiyaç duyarlar.

Bu uzantılar ile zemin karşı baskı uygular ona basarlar.

Karasal hayvanlar yürümek veya koşmak içinde aynı mekanizmaları kullanırlar.

Uçan hayvanlar ise destek için doğrudan havayı kullanırlar.

Kanatları ile havayı karşıya ve aşağı iterler.

Böylece havada kalır ve ileri giderler.

Havayı yukarı itmekle de daha büyük kuşlar, bir basınç farkı oluşturmayı sağlarlar

bunun için dışbükey kanatlara sahiptirler ve onları kullanırlar.

Yani uçma ve kayma hareketi ile yol alırlar.

Her iki durumunda birbirine yakın zamanlarda evrimleşmiş olduğu düşünülür.

İhtimal aynı evrim yolları sonucu bu oluşum meydana gelmiştir.

BAĞIŞIKLIK SİSTEMİ

1.Doğal olarak gelişen/varolan bağışıklık sistemi ,

tanıma ve cevap verme yeteneğine sahip bir sistemdir.

Bu özelliğini bilinen, ortak/yaygın patojenlere karşı

geliştirmişlerdir.

Canlılar bu sitemi kullanır ve buna güvenirler (Şekil

43.Giriş)

Omurgasız ve omurgalı her iki grup canlı tipinde de

doğuştan, atadan gelen bağışıklık, hücre bazında fiziksel ve

kimyasal engelleri kullanarak hareket eder.

Böylece canlının savunma sistemini oluşturur ve geliştirir.

Bağışıklık sistemi tüm hayvanlar için doğuştan gelen, ek

olarak omurgalılar için hayatları boyunca karşılaştığı farklı

patojenlere bağlı olarak geliştirilebilen bir sistemdir (Şekil

43.2 ve 43.4).

Diğer bir değişle doğuştan gelen

bağışıklık, patojenlerin en yaygın

karşılaşılan sınıflarında var olan/yer alan

spesifik proteinlerin tanınmasına dayanır.

Canlıya gelen/bulaşan mikroplar

bağışıklık sistemi hücre bariyerleri ile

karşılaştıklarında, mikrobun yüzeyinde

bulunan özel proteinler yardımıyla

tanınır ve ayırt edilirler.

Bağışıklık sistemi hücrelerine nüfüz eden

bu mikroplar, fagosit (phagocytes)

hücreleri tarafından yüzeylerindeki özel

proteinler yardımıyla tanınır, yakalanıp

yok edilirler (Şekil 43.3).

Memelilerin doğuştan gelen

bağışıklık sisteminde, savunma

sırasında, makrofaj zarları

yüzeylerinde ki labut benzeri

tanıma reseptörleri (Toll like

receptors,TLR ) omurgalılarda,

viral, bakteriyal ve mantar kökenli

patojenlerin tanınmasında görev

alan öncül-ilk moleküller olarak

tespit edilmişlerdir.

Bu tespiti içeren araştırma 2011

yılında fizyoloji dalında nobel

ödülü almıştır (Şekil 43.6).

Omurgalılarda bu sistemde hem makrofajları hem de

dendritik hücreler yer alır.

Bunlara ek olarak Virüs ile enfekte olmuş omurgalılarda, bu

hücrelerin ölümünü indükleyebilen/tetikleyen/uyaran doğal

öldürücü hücreler (Natural Killer Cells) yer alır (Şekil 43.7).

Bu sayede virüs içeren , enfekte hücrelerin ölmesini

sağlarlar.

Yine omurgalılarda bu hücrelere ek olarak tamamlayıcı

sistem (Complement System) proteinleri; interferonlar ve

diğer antimikrobiyal peptitler üretilir ve patojenlere karşı

kullanılır.

Inflamatuvar yanıt (yangısal yanıt, inflammatory response), histamin ve diğer kimyasal

ajanlar yaralanma olan bölgedeki kan akışını düzenler ve bağışıklık sistemi hücrelerinin daha etkili

olmasını sağlarlar.

Patojenler bazen doğal bağışıklıktan kurtulurlar.

Örneğin bazı bakteriler, sahip oldukları kapsülleri sayesinde bağışıklık sistemince tanınamaz ve

sindirilmekten kurtulurlar.

2.Kazanılan bağışıklık, patojene özel

reseptörler geliştirme ve tanıma

Kazanılan bağışıklık kemik kök hücrelerinden

türevlenen iki tip limfosit hücresi ile ortaya çıkar.

Bunlar kemik iliğinden üretilen (Bone

marrow) B ve Timus’tan üretilen T Limfositler

(Lymphocytes)’dir (Şekil)

Bunlar yüzeylerinde yabancı moleküllere karşı

tanıma reseptörler, moleküller, antijenler

(Antigens) içeren hücrelerdir.

Canlıda bulunan bütün reseptör moleküller

bir tane B ve/veya T limfositin üzerinde yer alır.

Bununla beraber, canlıda yer alan milyonlarca T ve B limfosit karşılaştığı

bütün yabancı moleküllere karşı antijenleri içerebilir.

Enfeksiyon gerçekleştikten sonra T ve B hücreleri aktive olur ve bu özel

patojene karşı harekete geçerler.

Bazı T hücreleri diğerlerine yardım ederken, plazma hücreleri de denen B

hücreleri, antibodi (Antibody) denilen, çözülebilir yapıda proteinleri

üretirler (Şekil 43.9).

Bu yapılar yabancı hücrelere bağlanarak onları işaretler (Şekil 43.10).

Aynı zamanda bu yapı, hafızası olan T ve B limfositleri için yapılarına

eklenmiş yeni patojen datasını oluşturur.

Böylece gelecekte aynı enfeksiyon ile karşılaşıldığında

bağışıklık sistemi daha hızlı cevap verir.

B hücreleri gelecekte bu patojenleri adına epitop’ta denilen

patojen hücre yüzeyi belirteçleri vasıtası ile patojeni hatırlar ve

tanır, böylece kan ve/veya lenf dolaşım sisteminde yakalarsa

müdehale edebilir hale gelmiştir.

T Hücreleri ise bu epitoplarda yer alan küçük peptit dizilerini

MHC molekülleri (major histocompatibility complex , MHC

molecules) ile işaretleyerek tanır (Şekil 43.11 ve 43.12).

Böylece KAZANILAN BAĞIŞIKLIK ortaya çıkar.

B ve T hücreleri dört farklı

yolla gelişirler (Şekil 43.14).

1.Hücre bölünmesi

2.Hücre çoğalması

3.Kişisel

dayanıklılık/tölerans

4.Bağışıklık hafızası

Bölünme ve hafıza, her ikisi de

klonlanarak

(Değiştirilmeden/birebir aynı)

diğer soya aktarılır (Şekil

43.15).

3.Kazanılmış bağışıklıkta enfeksiyon karşısında vücut

hücrelerinin ve sıvılarının durumu;

Yardımcı T hücreleri (Helper T Cells); yüzeylerinde sınıf II

MHC molekülleri yardımıyla antijen taşıyan dendiritik hücreler,

makrofajlar ve B hücreleri ,bu yardımcı T hücrelerine antijen

parçası vasıtasıyla bağlanırlar (Şekil 43.16).

Böylece aktif T hücrelerinden sitokinlerin (cytokines)

salınmasını uyarırlar/indüklerler.

Bağışıklık sistemi aracılığıyla aktif halae geçen sito-toksik

(Cyto-toxic) T hücreleri de enfeksiyona neden olan

hücrelerin yıkımını tetikler (Şekil 43.17).

Humoral bağışıklık cevabı (Vücut sıvıları ile bağışıklık) antibodiler yardımıyla

antijenleri elemine eder/ etkisiz hale getirir ve makrofaj hücrelerini uyarır ve

lizizi başlatır (Şekil 43.198 ve 43.19).

Kazanılmış bağışıklığın gelişmesi; enfeksiyona karşı oluşan cevaplar 3

şekilde olur.

1.Nötralizasyon (Etkisizleştirme)

2.Opsanizasyon (Opsanize etme, fagosite olmasına yol açma)

3.Karmaşık zar tamamlayıcı sistemlerini ve hücre porlarını, geçitlerini

aktif hale getirmektir.

Bunlara immunizasyon adı da verilir (Bağışıklık).

Kazanılmış bağışıklığı genel olarak özetlersek; vücut sıvıları içinde B

limfositler, vücut hücrelerinde T limfositler vasıtasıyla çalışır.

Her iki hücrede karşılaştığı yabancı enfeksiyonu öğrenir ve hafızasına alır

(Şekil 43.20).

Bağışıklık sistemi kompleks bir mekanizmadır.

Burada ortaya çıkan uyumsuzluklar, alerjileri, oto-immün hastalıkları ve

doku organ transferlerini üzerine verilen red ve/veya anafilaktik tepkileri

tetikler ve/veya ortaya çıkarır (Şekil 43.22 ve 43.23).

Bu bazı durumlarda bu durumlar öldürücü sonuçlar doğurabilir.

Dokuların veya hücrelerin bir insandan diğerine transferi ve bu sırada alıcı

vücut tarafından ret edilmesi, doku ve organ naklini güçleştirmektedir.

Bu doku ve organ nakillerinde görülen reddedilme hadisesinin sebeblerinden

biri MHC molekülleri vasıtasıyla bağışıklık sistemi hücrelerinin uyarılması

ve/veya doğrudan kemik iliği kökenli limfosit hücrelerinden kaynaklanabilir

Kaynaklar Campbell Biology 10th ed.(2014) Neil A. Campbell,

Jane B. Reece, Unit 7, Part:43, p: 946-970 Pearson Benjamin Cummings, 1301 Sansome St., San Francisco, CA 94111.

Biology / 9th ed (2008)Peter H. Raven George B. Johnson, Kenneth A. Mason, Jonathan B. Losos, Susan R. Singer, Chapter 47, p:961-981. The McGraw-Hill Companies, Inc., 1221 Avenue of the Americas, New York, NY 10020.