w w w . L y c e e - a f . c o m

Page 1

ةاستهالك المــادة العضوية وتدفق الطــاق

دور العضالت الهيكلية المخططة في تحويل الطاقة

ن العضالت الهيكلية هي كل العضالت المرتبطة بالهيكل العظمي وتمكن من القيام بالحركات عطريق التقلص وتتميز بصفة عامة باالهتياجية أي القدرة على االستجابة لعامل مهيج والقلوصية أي

.القدرة على التقلص

(:الظواهر الميكانيكية) ـ دراسة تجريبية للتقلص العضلي 1

:العدة التجريبية - 1 - 1 بجهاز تسجيل التقلص العضليتوصل عضلة بطن الساق لضفدعة مخربة الدماغ و النخاع الشوكي

تهييج العصب )الذي يسمى راسمة عضلية ثم نهيج العضلة إما بطريقة مباشرة أو غير مباشرة . فنحصل على تسجيالت تسمى رسوم تخطيطية عضلية( الوركي

الوثيقة: تحليل التسجيالت العضلية - 2 - 1

:استجابة العضلة الهاجة واحدة -أ

: يمكن تقسيم المنحنى إلى ثالثة أقسام

.المدة الزمنية التي تفصل التنبيه عن االستجابة العضلية: ـ زمن الكمون .ـ مرحلة التقلص العضلي

.ناءها تعود العضلة إلى طولها األصليأث: ـ مرحلة االرتخاءعند التنبيه الوحيد للعضلة نحصل على استجابة سريعة للعضلة تسمى الرعشة العضلية أو

.المخطط العضلي

:استجابة العضلة الهاجات متباعدة ذات شدة متصاعدة -ب

w w w . L y c e e - a f . c o m

Page 2

.ال تحدث التقلص العضلي وتسمى شدة غير فعالةS1الشدة .التي تحدث فيها أول استجابة تسمى العتبة أو الريوباز S2الشدة

يضل S4وكلما ارتفعت شدة االهاجة كلما ازداد وسع التقلص وعندما تصل الشدة إلى S2انطالقا من القصوى مهما ارتفعت شدة االهاجة وهذا يفسر بكون العضلة تتكون من عندئذ الوسع في قيمته

ألياف عضلية حيث كلما ازدادت شدة االهاجة إال ويزداد عدد األلياف المستجيبة وعندما تستجيب كل األلياف يبقى الوسع ثابتا في قيمته القصوى، نتحدث عن قانون التجنيد أو اإلجمال بحيث تضاف

.بعضها البعضاستجابة األلياف ل

:استجابة العضلة الهاجات متتالية و متماثلة و فعالة -ج

w w w . L y c e e - a f . c o m

Page 3

.ـ إذا وقع التهييج الثاني بعد انتهاء االستجابة األولى نحصل على رعشة معزولة بنفس الوسع .بشكل غير تام مع وسع أكبر للثانية ـ إذا وقع التهييج الثاني خالل مرحلة االرتخاء تلتحم االستجابتان

ـ إذا وقع التهييج الثاني خالل مرحلة تقلص االستجابة األولى تلتحم االستجابتان بشكل تام ونحصل .على رعشة واحدة ذات وسع كبير

:استجابة العضلة لسلسلة من االهاجات المتماثلة و المتقاربة -د

w w w . L y c e e - a f . c o m

Page 4

.ـ إذا كانت االهاجات متباعدة تلتحم االستجابات جزئيا، نتكلم عن كزاز غير تام .ـ إذا كانت االهاجات متقاربة تلتحم االستجابات كليا، نتكلم عن كزاز تام

سياالت التقلص الطبيعي للعضلة في الجسم عبارة عن كزاز تام يعني أن الجهاز العصبي يرسل .عصبية مستمرة و متقاربة

:التعب العضلي -و

، بعد ذلك نخضعها لسلسلة من االهاجات 1نخضع العضلة لتنبيه واحد فنحصل على رعشة عضلية .2الغير مسجلة وفي النهاية نخضعها لتنبيه أخير فنحصل على المخطط

باستغاللك للوثيقة استخلص مميزات التعب العضلي

.يتميز التعب العضلي بالزيادة في مدة الكمون، نقصان في وسع التقلص وإطالة مدة الرعشة

:ـ الظواهر المرافقة للتقلص العضلي 2

w w w . L y c e e - a f . c o m

Page 5

:ـ معطيات تجريبية 1ـ 2 :للكشف عن الظواهر المصاحبة للتقلص العضلي نقترح المعطيات التالية

العدة التجريبة لقياس درجة حرارة العضلة خالل النشاط العضلي وكذا نتائج هذا 1تمثل الوثيقة :القياس

.مقارنة لبعض العناصر على مستوى العضلة في حالة راحة وحالة نشاط 2تمثل الوثيقة

.استخلص الظواهر المصاحبة للتقلص العضلي 2و1باستغاللك للوثيقتين

: نالحظ خالل النشاط العضلي

. عضالتـ ارتفاع درجة حرارة ال

ـ ارتفاع الصبيب الدموي

المطروح CO2المستهلك و O2ـ ارتفاع كمية

ـ ارتفاع استهالك الكليكوز مصدر الطاقة

اذن يمكن استخالص أن التقلص في جوانبه الميكانيكية يكون مصحوبا بظواهر أخرى حرارية (.طاقية)وكيميائية

:ـ الظواهر الحرارية 2ـ 2

w w w . L y c e e - a f . c o m

Page 6

:لعضلة في مرحلين أساسيتينتطرح الحرارة من طرف اتحرر خالل الرعشة العضلية، تسمى الحرارة األولية تستغرق مدة وجيزة ويحرر : ـ المرحلة األولى

. جزء منها خالل مرحلة التقلص والجزء اآلخر خالل مرحلة االرتخاء

تستغرق تحرر بعد الرعشة العضلية، تسمى الحرارة المتأخرة ذات شدة أضعف و: ـ المرحلة الثانية . مدة أطول

:ـ الظواهر الطاقية 3ـ 2 ATPالمصدر المباشر للطاقة الالزمة للتقلص العضلي هي حلمأة جزيئة

ATP + H2O ----------------------> ADP + Pi + 7,3Kcal .جزء من هذه الطاقة يستعمل في التقلص العضلي و الجزء اآلخر يضيع على شكل حرارة التقلص

. تمثل الوثيقة التالية معايرة بعض المواد اثناء ظروف تجريبية مختلفة

باستغاللك لمعطيات الوثيقة فسر النتائج المحصل عليها

العادية تقلص العضلة مع استهالك للكليكوجين وارتفاع كمية الحمض اللبني يالحظ في الظروف ـحيهوائية اوال في وجود االكسجين ثم حيالهوائية ثانيا : ويفسر هذا بوجود اليات استقالبية طاقية

رغم استهالكها ATPفي حين يالحظ استقرار كمية . في غياب االكسجين تتمثل في التخمر اللبنيعضلي وهذا يعني انه يتم تجديدها بالمسالك االستقالبية المذكورة سابقا، اما خالل التقلص ال

.الفوسفوكرياتين فال يتغير اي انه ال يتم استعماله في هذا الحالة

ـ في حالة كبح انحالل الكليكوز تتقلص العضلة بشكل عادي وتبقي كميات الكليكوجين والحمض .ATPاتين الذي يستعمل كمصدر لتجديد ثابتة مع استهالك الفوسفوكريATPاللبني و

المتواجدة بالعضلة ATPـ عند كبح انحالل الكليكوز والفوسفوكرياتين تتقلص العضلة باستعمال كمية ATPالى حين نفاذها فيتوقف التقلص بسبب غياب تجديد

ATP عدة اليات لتجديد المعطيات ان هناك هذه يتبين من خاللاذن

انظر الوثيقة :ATPـ طرق تجديد

Anaerobe alactique:أ ـ تفاعالت سريعة الهوائية اللبنية

.وهي مصدر الحرارة األولية خصوصا حرارة االرتخاءاأللياف العضلية على مركب غني بالطاقة يسمى كرياتين فوسفاط أو تحتوي :ـ التفاعل األول

Creatine-Pفوسفاجين

ADP + Creatine-P --------------------------------------> ATP+Creatine + حرارة االرتخاء

:ـ التفاعل الثاني

ADP + ADP ------------ enzyme Myokinase----------> ATP+AMP + رتخاءحرارة اال

Anaerobe lactique.التخمر اللبني:ب ـ تفاعالت متوسطة الهوائية لبنية

w w w . L y c e e - a f . c o m

Page 7

. وبعد تفكيك الكليكوز إلى حمض بيروفيك يختزل هذا األخير إلى حمض لبنيO2في غياب

C6H12O6 + 2ADP + 2Pi -----------------------> 2(CH3-CHOH-COOH) + 2ATP

العضلة وبالتالي انخفاض فعالية األنزيمات وانخفاض PHيسبب تراكم الحمض اللبني انخفاض .اإلستقالب العضلي مما يؤدي إلى التعب العضلي

Aerobe:ج ـ تفاعالت بطيئة هوائية وبعد تفكيك الكليكوز إلى حمض بيروفيك يدخل هذا األخير في التأكسدات التنفسية O2في وجود

. داخل الميتوكوندري وهي مصدر الحرارة المتأخرة

C6H12O6 + O2 -------------> CO2 + H2O + 36ATP + الحرارة المتأخرة

:بنية العضلة الهيكلية المخططةـ 2

:ـ بالعين المجردة 1ـ 2

:ـ بالمجهر الضوئي 2ـ 2 :أ ـ المقطع الطولي و العرضي

على شكل حزم، ذات لون أحمر الحتوائها على Myofibresتتكون العضلة من عدة ألياف عضليةالخضاب العضلي وهو بروتين متخصص في نقل الغازات التنفسية وهناك أيضا وجود أوعية دموية

w w w . L y c e e - a f . c o m

Page 8

.وأعصاب

مقطع عرضي أللياف عضلية

مقطع طولي أللياف عضلية

http://www.biomultimedia.net/archiv/muscle.htm

الرابط انظر:ب ـ بنية الليف العضلي

رسم تخطيطي جزئي ثالثي األبعاد لخلية ليف عضلي= عضلية

http://www.humans.be/physio%20muscle.html

محاطة بغشاء cmيمثل كل ليف عضلي خلية ضخمة متعددة النوى يصل طولها إلى عدة يوجد به العديد من الميتوكوندريات و ( ساركوبالسم)ساركوبالسمي وتحتوي على سيتوبالسم

ساركوبالسمية كثيفة غنية بالكالسيوم،كما يحتوي على كمية من الغليوكوجين والخضاب شبكة ويبقى المكون الرئيسي لليف العصلي هو اللييفات العضلية التي تعطي المظهر المخطط .العضلي .للعضالت

انظر الرابط

w w w . L y c e e - a f . c o m

Page 9

22.222مالحظة بتكبير :myofibrilleج ـ بنية اللييف العضلي

http://www.biomultimedia.net/archiv/muscle.htm

، و يظهر وسط (2رقم ) Aوأشرطة داكنة (3رقم ) Iيتشكل كل لييف عضلي من تناوب أشرطة فاتحة رقم ) Zووسط كل شريط فاتح خط قاتم يدعى الحز Hكل شريط داكن منطقة فاتحة تدعى المنطقة

1.)

ويعتبر هذا األخير الوحدة البنيوية ( 5رقم )ركومير متتالين ساZتسمى المنطقة المحصورة بين حزي .والوظيفية للييف العضلي

http://www.iav.ac.ma/veto/filveto/guides/phys/hossaini/agroveto/page/muscle/muscle.htm#paraII

:ـ بالمجهر اإللكتروني 3ـ 2 : Myofibrilleأ ـ فوق بنية اللييف العضلي

w w w . L y c e e - a f . c o m

Page 10

:Myofilamentsصنفين من الخييطات العضلية يتشكل كل لييف عضلي من (7رقم .)ـ خييطات سميكة مكونة من بروتين يدعى ميوزين

(6رقم .)ـ خييطات دقيقة مكونة من بروتين يدعى أكتين يتكون من النوعين من الخييطات Aمكون فقط من األكتين أما الشريط القاتمIالشريط الفاتح

.حيث يتواجد الميوزين فقط Hباستثناء المنطقة

http://coproweb.free.fr/pagphy/physioan/ch7s1.htm

: ب ـ فوق بنية الخييطات العضلي

.ـ خييط الميوزين يتكون من مئات جزيئات الميوزين وتتكون كل جزيئة من ساق ورأسين كرويين

جزيئة الميوزين

الميوزين خييط

http://www.snv.jussieu.fr/vie/dossiers/contractionmuscle/contractmuscle.htm

ـ خييط األكتين يتكون من مئات جزيئات كروية من األكتين على شكل سلسلتين ملتويتين وترتبط .بهما بروتينات أخرى تدعى تروبونين وتروبوميوزين

w w w . L y c e e - a f . c o m

Page 11

http://www.snv.jussieu.fr/vie/dossiers/contractionmuscle/contractmuscle.htm

:خالصة

http://www.biomultimedia.net

انظر أيضا الرابط

:ـ التقلص العضلي 3

:ـ مالحظة 1ـ 3 :للكشف عن بعض التغيرات التي تطرأ على اللييف العضلي خالل التقلص نقترح المعطيات التالية

بينما يمثل من الوثيقة الموالية مالحظة مجهرية للييف عضلي في حالة راحة 1يمثل الشكل لييف في حالة تقلص 2الشكل

التغيرات التي تطرأ على اللييف العضلي خالل التقلص استخلص 2و 1اعتمادا على مقارنة الشكلين

:خالل التقلص العضلي نالحظ .فيما بينهاZـ اقتراب الحزات

.ـ تقصير طول الساركومير، اختزال طول األشرطة الفاتحة واستقرار طول األشرطة القاتمة .وأحيانا اختفائها Hـ نقصان طول المنطقة

.وبما أن طول األشرطة القاتمة يبقى ثابتا فليس هناك تقصير للخييطات بل انزالق فيما بينها الرابطانظر

w w w . L y c e e - a f . c o m

Page 12

انظر ايضاالرابط

يتم انزالق الخييطات فيما بينها؟ـ كيف 2ـ 3

:أ ـ معطيات .ـ حقن لييف عضلي بالكالسيوم يؤدي إلى التقلص

.ـ ساركوبالسم الخلية العضلية فقير من الكالسيوم بينما الشبكة السيتوبالسمية غنية األكتين و الميوزين نالحظ اتحاد رؤوس الميوزين باألكتين ـ عند إضافة الكالسيوم إلى خييطات

.وتشكل مركب األكتوميوزينـ في غياب الكالسيوم ال يتكون مركب األكتوميوزين ألن مواقع اتحاد رؤوس الميوزين باألكتين تكون

.مقنعة ببروتينات تروبونين وتروبوميوزين

:ب ـ مراحل التقلص العضلي استخرج مراجل التقلص العضليالرابط اعتمادا على

ـ عند التنبيه تصل السيالة العصبية إلى الشبكة السيتوبالسمية الداخلية عبر أنابيب مستعرضة 1 .فتحرر الكالسيوم

.باألكتين مكشوفا ـ بوجود الكالسيوم يصبح مكان تثبيت الميوزين 2نتيجة اتحاد األكتين برؤوس الميوزين هذه االخيرة تكون مرتبطة بـ ـ تشكل مركب األكتوميوزين 3

ADP وPi .

رؤوس الميوزين وتحرير الطاقة المخزنة في الرؤوس والتي تؤدي إلى دورانها، Piو ADPـ يغادر 4 .وبالتالي انزالق خييطات األكتين بالنسبة للميوزين

ـ عند توقف التنبيه يتم ضخ الكالسيوم إلى الشبكة السيتوبالسمية الداخلية فتصبح مواقع اتحاد 5جديدة على رؤوس الميوزين مما ATPرؤوس الميوزين باألكتين مقنعة من جديد و يتم تثبيت جزيئات

.يؤدي إلى انفصال رؤوس الميوزين عن األكتينالطاقة مخزنة في الرؤوس لتستعمل في التقلص وتبقى Piو ADPالى ATPـ تتم حلمأة 6

.الموالي .ـ تعود رؤوس الميوزين الى وضعهها االصلي فيحدث االرتخاء 7

w w w . L y c e e - a f . c o m

Page 13

http://www.sci.sdsu.edu/movies/actin_myosin_gif.html

مراحل التقلص العضلي

1الوثيقة 2الوثيقة 3الوثيقة

:ـ خالصة 4ATPتحول العضلة الطاقة الناتجة عن حلمأة إلى انزالق خييطات األكتين بالنسبة ( طاقة كيميائية)

فالعضلة ( طاقة حرارية)ويصرف جزء من هذه الطاقة على شكل حرارة ( طاقة ميكانيكية) للميوزين

.إذن محول للطاقة من حالتها الكيميائية إلى حالتها الميكانيكية والحرارية