İSKELET VE KAS - İstanbul

© 2015 Pearson Education Ltd

İSKELET VE KAS


İskelet sistemleri kas kasılmasını hareketliliğe

dönüştürür

a) İskelet kasları, hareketleri sinir sistemi tarafından

koordine edilen antagonistik çiftlere bağlanır.

b) İskelet, kasların bağlandığı sert bir yapı sağlar

c) İskeletler destek, koruma ve harekette işlev görür


Hareket halindeki kas ve iskeletlerin etkileşimi

Biceps

Triseps

Fle

xio

n

insan ön kolu

(iç iskelet)

çekirge tibiası

(dış iskelet)

Ekstensor

kas

Fleksör

kas

Ekstensor

kas

Fleksor

kas

Ex

ten

sio

n

Biseps

(kapatıcı)

Triseps

(açıcı)

gevşeyen kaskasılan kas


İskelet Sistemleri Türleri

Üç ana iskelet türü

a) Hidrostatik iskeletler (sert parçaları yoktur)

b) Dış iskeletler (dış sert parçalar)

c) Endoskeletonlar (dahili sert parçalar)


Hidrostatik İskelet

a) Hidrostatik bir iskelet, kapalı bir gövde bölmesinde basınç

altında tutulan sıvıdan oluşur.

b) Çoğu cnidaria’larda, yassı solucanlarda (flatworm),

yuvarlak solucan (nematod) ve annelidlerdeki ana iskelet

türüdür.

c) Hidrostatik iskeletler, sucul ortamlardaki yaşam için çok

uygundur. Hidrostatik iskeletler, iç organları şoklardan

korurlar, ayrıca yerde sürünmede ve zeminde tünel

açmada destek sağlarlar. Yürüme ya da koşma gibi

karasal hareket formlarını destekleyemez.


Video: Clownfish and Anemone


Hidrostatik İskelet

a) Toprak solucanlarında ve diğer halkalı solucanlarda,

sölom sıvısı hidrostatik iskelet olarak görev yapar.

b) Sölom boşluğu, solucanın segmentleri arasında yer alan

septumlarla bölünmüş durumdadır; böylece hayvan,

halkasal ve uzunlamasına kaslarının her ikisini de

kullanmak suretiyle, bireysel olarak her segmentin şeklini

değiştirebilir

c) Annelid (halkalı solucan) hidrostatik iskeletini peristalsis

için kullanır; bu, ritmik kas kasılma dalgaları tarafından

önden arkaya doğru üretilen bir hareket türüdür.


Toprak solucanında peristaltik hareket

kıllarBaş

uzunlamasına

kas gevşek

(uzamış)

Halkasal

kas kasılı

Halkasal

kas

gevşek

uzunlamasına kas

kasılı

1

2

3


Video: Earthworm Locomotion


Dış iskelet

a)Dış iskelet, bir hayvanın yüzeyinde biriktirilmiş

sert bir örtüdür (kabuk).

b)Dış iskeletler yumuşakçaların ve eklem

bacaklıların çoğunda bulunur. Midyelerde dış

iskelet

c) Eklembacaklılar, hem güçlü hem de esnek

olabilen bir kütiküla adı verilen eklemli bir dış

iskelete sahiptir.

d)Bir polisakkarit olan kitin artropod kütikulalarında

sıklıkla bulunur.


İç iskelet

a) Bir endoskeleton, yumuşak dokuya gömülmüş sert bir iç

iskeletten oluşur.

b) Endoskeletonlar süngerlerden memelilere kadar değişen

organizmalarda bulunur.

c) Süngerler, inorganik maddelerden oluşan spiküllerle ya da

proteinden yapılmış daha yumuşak liflerle güçlendirilmiştir.

d) Derisidikenlilerin, deri altında, sert plakalardan oluşmuş bir iç

iskeletleri vardır. Bu ossiküller, magnezyum karbonat ve

kalsiyum karbonat kristallerinden oluşmuştur

e) Denizkestanelerinin, birbirine sıkıca bağlı ossiküllerden

oluşmuş iskeletleri vardır; fakat, deniz yıldızlarının ossikülleri,

hayvanın kollarının şeklini değiştirebilmesi için daha gevşek

bağlanmıştır.


İnsan iskeleti

Bir memeli iskeletinde

200'den fazla kemik

bulunur

Bazı kemikler

kaynaşmış; diğerleri

eklemlerde hareket

serbestliğine izin veren

bağlarla bağlanır


Eklemlere örnekler

Menteşe tipi eklem Pivot tipi eklem

RadiusUlnaUlna

Humerushumerusun

başı

Scapula

Top ve soket tipi eklem

1 2 3


Hareket tipleri

a) Çoğu hayvan hareket kabiliyetine veya aktif seyahat

yeteneğine sahiptir

b) Hareket halindeyken, sürtünme ve yerçekiminin

üstesinden gelmek için enerji harcanır


Karada hareket

Karada yürümek, koşmak, atlamak veya

sürünmek için bir hayvanın kendi vücudunu

desteklemesi ve yerçekimine karşı hareket

etmesi gerekir.

Omurgalılarda karadaki lokomosyon için çeşitli

adaptasyonlar gelişmiştir


Karada enerji verimli harekete örnek: kangurunun koşması


a) Hava karada hareket etmede nispeten az direnç

gösterir

b) Dengeyi sağlamak; yürümek, koşmak veya atlamak

için bir ön koşuldur

c) Sürünmek farklı bir zorluk ortaya koyar; sürünen

hayvanların sürtünmeyi yenmek için enerji harcaması

gerekir


Yüzme

a) Sudaki sürtünme kuvveti, yerçekiminden daha büyük

bir problemdir

b) Hızlı yüzücüler genellikle sürtünmeyi en aza indiren

ince hatlı, torpil benzeri bir şekle sahiptir.

c) Hayvanlar çeşitli şekillerde yüzer

1.Bacaklarını kürek gibi kullanarak

2.Jet itme

3.Vücudunu ve kuyruğunu bir yandan diğer yana veya

yukarı ve aşağı


Uçma

a) Aktif uçuş, kanatların yerçekimi aşağıya doğru

kuvvetini yenmek için yeterli kaldırma geliştirmelerini

gerektirir

b) Birçok uçan hayvanın vücut kütlesini azaltan

adaptasyonları vardır.

c) Örneğin, kuşların idrar kesesi veya dişleri yoktur ve

hava dolu bölgelere sahip nispeten büyük kemiklere

sahiptir


Hayvanlarda hareket ile harcanan enerji

Uçma Koşma

Yüzme

Vücut kütlesi (g) (log scale)

103 1 103 106

1

10

102

101

・m

)


Protein filamentlerinin fiziksel etkileşimi kas fonksiyonuiçin gereklidir

a) Kas aktivitesi, sinir sisteminden gelen girdilere verilen

bir cevaptır.

b) Kas hücresi kasılması, esas olarak aktin içeren ince

filamentler ve kalın filamentler olan miyozinin

kademeli dizileri arasındaki etkileşime dayanır.


Omurgalı İskelet Kası

a)Omurgalı iskelet kası kemikleri ve vücudu hareket

ettirir ve daha küçük ve daha küçük birimler

hiyerarşisi ile karakterize edilir

b)Bir iskelet kası, kas uzunluğuna paralel uzanan,

her biri tek bir hücre olan uzun liflerden oluşan bir

demet içerir.

c) Her kas lifi, boyuna düzenlenmiş daha küçük

myofibrillerin bir demetidir.


a) İskelet kası çizgili kas olarak da adlandırılır,

çünkü miyofilamentlerin düzenli olarak

düzenlenmesi açık ve koyu renkli bantlar

oluşturur

b)Bir kasın işlevsel birimine sarkomer denir ve ince

filamentlerin birbirlerine tutturulduğu Z çizgileriyle

sınırlanır


kas

Nukleuslar

Z çizgileri

kas fibril

demeti

bir kas fibrili (bir hücre)

Plazma membran

Myofibril

Sarkomer

TEM0.5 µmM line

Z çizgisiZ çizgisi Sarkomer

kalın filament

(miyozin)

ince filament

(aktin)


Kas Kasılmasının Kayar Filament Modeli

a)Kayar filament modeline göre, ince ve kalın

filamentler, miyozin molekülleri tarafından

desteklenerek uzunlamasına birbirlerine geçerler.


gevşemiş

kas

Sarkomer

Z M

kasılmış

kas

tamamıyla

kasılmış kas

kasılmış

sarkomer

0.5 µm

Z

Kas kasılmasının kayar filament modeli


a) Filamentlerin kayması, aktin ve miyosin arasındaki

etkileşime dayanır.

b) Bir miyozin molekülünün “başı”, bir aktin filamentine

bağlanır, bir çapraz köprü oluşturur ve ince filamenti,

sarkomerin merkezine doğru çeker

c) Kas kasılması tekrar tekrar bağlanma ve ayrılma

döngüleri gerektirir



miyozin-aktin birliği kas kasılması için gereken enerjiyi nasıl sağlıyor?



a) Miyozin, uzun ve lif şeklinde bir "kuyruk" ile, yana doğru uzanmış küresel bir "baş"

bölümünden oluşur. Kuyruk bölgesi, bireysel miyozin moleküllerinin kalın filamenti

oluşturmak üzere bir araya toplandıkları yerdir.

b) Baş bölgesi, ATP yi bağlayabilir ve onu, ADP ve inorganik fosfata yıkabilir. ATP

nin parçalanması ile açığa çıkan enerjinin bir bölümü, miyozine aktarılarak, onun

yüksek-enerjili konuma geçmesi sağlanır.

c) Yüksek enerjili miyozin, çapraz bir köprü oluşturarak, aktin üzerindeki özgül

bölgeye bağlanır. Depolanmış olan enerji salınır; miyozin baş gevşer ve düşük

enerjili konumuna geri döner.

d) Bu gevşeme, miyozin başın miyozinin kuyruğuna bağlanma açısını değiştirir.

miyozin kendi üzerinde içeri doğru bükülür, bağlı bulunduğu ince filamentin

gerilmesini sağlayarak, onu sarkomerin merkezine çeker.

e) Yeni bir ATP molekülü miyozinin başına bağlanınca, düşük enerjili miyozin ile

aktin arasındaki bağ kırılır.

f) Yinelenen bir döngü halinde, serbest baş, yeni ATP yi parçalayarak yüksek enerjili

yapıya geri döner ve ince filament üzerinde daha ilerdeki yeni bir bölgeye bağlanır.


Kalsiyum ve Düzenleyici Proteinlerin Rolü

a)Bir kas lifi dinlenirken düzenleyici protein

tropomiyosin ve bir ek protein kümesi olan

troponin kompleksi, ince liflerde aktin ipliklerine

bağlanır

b)Bu, aktin ve miyozinin etkileşmesini önler


a)Bir kas lifinin kasılması için, miyosin bağlanma

bölgeleri ortaya çıkarılmalıdır

b)Bunun için kalsiyum iyonları (Ca2+) troponin

kompleksine bağlanır ve miyosin bağlanma

bölgelerini ortaya çıkarır

c) Kasılma, Ca2+ konsantrasyonu yüksek olduğunda

meydana gelir; Ca2+ konsantrasyonu düşük

olduğunda kas lifi kasılması durur

Kalsiyum ve Düzenleyici Proteinlerin Rolü


Kas kasılmasının kontrolü

Aktin

Tropomiyozin

Troponin kompleks

(a) Miyozin bağlanma bölgeleri kapalı (kas kasılmaz)

Ca2+-bağlanma bölgeleri

Ca2+

Miyozin-

bağlanma bölgeleri

(b) Miyozin bağlanma bölgeleri açık (kas kasılabilir)



Bir kas lifi kasılmasına yol açan uyaran, bir motor

nöronda kas lifi ile sinaps yapan bir aksiyon

potansiyelidir. Sıra ile:

1. Motor nöronun sinaptik terminali, bir nörotransmiter olan asetilkolin

salgılar

2. Asetilkolin kası depolarize ederek aksiyon potansiyeli yaratır.

3. Aksiyon potansiyelleri, enine (T) tübüller boyunca kas lifi içerisine

hareket eder

4. T boruları boyunca aksiyon potansiyeli sarkoplazmik retikulumun (SR)

Ca2+ salgılamasına neden olur

5. Ca2+ ince filamentlerdeki troponin kompleksine bağlanır

6. Bu bağlanma, miyosin bağlanma yerlerini ortaya çıkarır ve köprüler

arası döngünün ilerlemesini sağlar

7. İnce filamentlere bağlı düzenleyici proteinler, miyosin bağlayıcı

bölgelere geri döner


İskelet kası kasılmasına genel bakış

ACh

Ca2+ pompası

Ca2+

motor nöronun sinaptik ucu

Sinaps aralığı T tubulPlazma

membran

Sarkoplazmik

retikulum (SR)

Ca2+

SİTOSOL

ATP

1

2

3

4

6

7

5


Kasılmada kas liflerinin sarkoplazmik retikulumları

Sinaptik uçMotor nöron

aksonu

T tubule

Sarkoplazmik

retikulum (SR)

Miyofibril

Kas fibrilinin

plazma zarı

Sarkomer

Mitokondri

SR’den salınan

Ca2+


a) Eskiden Lou Gehrig hastalığı olarak bilinen

Amyotrofik lateral skleroz (ALS), iskelet kası liflerinin

uyarılmasına engel olur; bu hastalık genellikle

ölümcüldür

b) Myastenia gravis, kas liflerinde asetilkolin

reseptörlerine saldıran otoimmün bir hastalıktır.


Kas Kasılmasının Sinir Kontrolü

a) Tüm kasın kasılması derecelidir, bu da kasılmanın

büyüklüğünün ve gücünün istemli olarak

değiştirilebileceği anlamına gelir

b) Sinir sisteminin dereceli kasılmalar ürettiği iki temel

mekanizma vardır.

1.Kasılan liflerin sayısını değiştirme

2.Kasılan liflerin kasılma oranının değiştirme


a)Omurgalılarda, her motor kas sadece bir motor

nöron tarafından kontrol edilse de, her motor

nöron birden fazla kas lifi ile sinaps yapabilir.

b)Bir motor birimi, tek bir motor nörondan ve kontrol

ettiği tüm kas liflerinden oluşur.


Bir

omurgalı

kasındaki

motor

birimler

omurilik

Motor nöron

hücre gövdesi

Motor

birim 1

Motor

birim 2

sinir

Motor

nöron aksonu

kas kas lifleri

Tendon

sinir-kas Sinaps uçları


a) Çoklu motor nöronların alımı, daha güçlü kasılmalara

neden olur

b) Bir seğirme, bir motor nöronundaki tek bir aksiyon

potansiyelinden kaynaklanır.

c) Daha hızlı şekilde dağıtılan aksiyon potansiyelleri

birikim ile kademeli bir kasılma oluşturur.


Kas hücresi kasılmalarının özeti

Tetanus

İki seğirmenin

toplamı

Tek

seğirme

Aksiyon

potansiyeli Aksiyon

potansiyeli

çifti

Yüksek frekanslı

bir dizi aksiyon potansiyeli

zaman

ge

rilim


a) Tek bir aksiyon potansiyeli, kasta 100 msn ya da daha azı

kadar süren bir gerilim (seğirme) oluşturacaktır.

b) Birinciye verilen tepki henüz sonuçlanmadan ikinci bir aksiyon

potansiyeli gelirse, gerilme ikisinin toplamı kadar olacak ve

tepki artacaktır.

c) Eğer kas, birbirinin üstüne binen aksiyon potansiyelleri alırsa,

toplam tepki daha da artacak ve uyarının gücüne bağlı olarak

gerilme düzeyi de yükselecektir.

d) Uyarı yeterince hızlı ise, ardışık seğirmeler birleşerek, tetanus

adı verilen tek ve sürekli bir kasılma tipi oluşacaktır.

Çeşitli vücut hareketleri için farklı kas

etkinlikleri gereklidir


İskelet kas lifi tipleri

a)Her biri belirli bir işleve adapte edilmiş birkaç

farklı iskelet kası tipi vardır.

b)Kas, aktivitesine güç sağlayan ATP kaynağı veya

kas kasılması hızı ile sınıflandırılırlar.


Oksidatif ve Glikolitik Lifler

Oksidatif lifler, ATP üretmek için çoğunlukla aerobik

solunum kullanırlar

a) Bu liflerde birçok mitokondri, zengin bir kan kaynağı

ve büyük miktarda miyoglobin vardır

b) Miyoglobin, oksijeni hemoglobinin olduğundan daha

sıkı bağlayan bir proteindir

Kas Kasılması için gerekli enerji


a) Glikolitik lifler birincil ATP kaynakları olarak glikoliz

kullanır

b) Glikolitik lifler oksidatif liflerden daha az miyoglobine

sahiptir

Kas Kasılması için gerekli enerji


Kreatin fosfat

a) Bir kas hücresi normalde ancak birkaç kasılmaya yetecek

kadar ATP depolar.

b) Kas hücreleri aynı zamanda miyofibriller arasında glikojen

de depolarlar; fakat, tekrarlanan kas kasılmaları için

gerekli enerjinin çoğu fosfagenler olarak adlandırılan

bileşiklerde depolanır.

c) Omurgalıların fosfageni olan kreatin fosfat, ATP

oluşturmak için ADP ye fosfat grubu sağlayabilir.


Hızlı ve Yavaş Kas Lifleri

Yavaş seğirmeli lifler daha yavaş kasılı ancak daha

uzun kasılmalar sağlar

a) Tüm yavaş seğiren lifler oksidatiftir

b) Hızlı seğiren lifler daha hızlı kasılı ancak kasılmalar

daha kısa devam eder

c) Hızlı seğiren lifler glikolitik veya oksidatif olabilir


a) İskelet kaslarının çoğu değişen oranlarda hem yavaş

hem de hızlı seğirmeli lifler içerir.

b) Bazı omurgalılar, insan kaslarından çok daha hızlı bir

şekilde kasılan kaslara sahiptir.

c) Karakteristik çiftleşme çağrısı sırasında, erkek

kurbağa balığı, belirli kasları saniyede 200 defadan

fazla kasılabilir


Figure 50.33


Kalp kası

a) İskelet kasına ek olarak, omurgalılar kalp kası ve

düz kaslara sahiptir.

b)Sadece kalpte bulunan kalp kası, birbirine bağlı

disklerle elektriksel olarak bağlanan çizgili

hücrelerden oluşur.

c) Kalp kası, sinir girişi olmadan aksiyon potansiyeli

oluşturabilir

d)interkala disk-gap junctions


a) Düz kaslarda, esas olarak sindirim sistemi gibi içi boş

organların duvarlarında bulunur, kasılmalar nispeten

yavaştır ve kasların kendileri tarafından başlatılabilir.

b) Kasılmalara, otonom sinir sistemindeki nöronlardan

stimülasyon da neden olabilir

c) aktin ve miyozin lifleri hücre boyunca düzenli olarak

sıralanmamışlardır. spiral bir dizilme söz konusudur

d) düz kaslar çizgili kaslara oranla daha az miyozin içerirler

ve miyozin, özgül aktinlerle bağlantılı değildir

e) T tübül sistemi ve iyi gelişmiş sarkoplazmik retikulum

yoktur

Düz kas

Documents

İSKELET VE KAS - İstanbul