10.12: סקירת פרק

Last updated
Save as PDF

Page ID: 206915

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

10.1 סקירה כללית של רקמות שריר

שריר הוא הרקמה בבעלי חיים המאפשרת תנועה פעילה של הגוף או החומרים בגוף. ישנם שלושה סוגים של רקמת שריר: שריר שלד, שריר לב ושריר חלק. רוב שריר השלד של הגוף מייצר תנועה על ידי פעולה על השלד. שריר הלב נמצא בדופן הלב ושואב דם דרך מערכת הדם.

שריר חלק נמצא בעור, שם הוא קשור לזקיקי שיער; הוא נמצא גם בדפנות האיברים הפנימיים, כלי הדם והמעברים הפנימיים, שם הוא מסייע בהעברת חומרים.

10.2 שריר השלד

שרירי השלד מכילים רקמת חיבור, כלי דם ועצבים. ישנן שלוש שכבות של רקמת חיבור: אפימיסיום, פרימיסיום ואנדומיסיום. סיבי שריר השלד מאורגנים לקבוצות הנקראות fascicles. כלי דם ועצבים נכנסים לרקמת החיבור ולענף בתא. שרירים נצמדים לעצמות ישירות או דרך גידים או אפונורוזות. שרירי השלד שומרים על יציבה, מייצבים עצמות ומפרקים, שולטים בתנועה פנימית ומייצרים חום.

סיבי שריר השלד הם תאים ארוכים ורב-גרעיניים. קרום התא הוא הסרקולמה; הציטופלזמה של התא היא הסרקופלזמה. הרטיקולום הסרקופלזמי (SR) הוא סוג של רטיקולום אנדופלזמי. סיבי שריר מורכבים ממיופיברילים. הפסים נוצרים על ידי ארגון האקטין והמיוסין וכתוצאה מכך דפוס הפסים של מיופיברילים.

10.3 התכווצות והרפיה של סיבי שרירים

סרקומר הוא החלק המתכווץ הקטן ביותר של שריר. מיופיברילים מורכבים מחוטים עבים ודקים. חוטים עבים מורכבים מהחלבון מיוסין; חוטים דקים מורכבים מהחלבון אקטין. טרופונין וטרופומיוסין הם חלבונים מווסתים.

התכווצות שרירים מתוארת על ידי מודל הנימה הזזה של התכווצות. ACh הוא המוליך העצבי הנקשר בצומת הנוירו-שרירי (NMJ) כדי לעורר דפולריזציה, ופוטנציאל פעולה נע לאורך הסרקולמה כדי לעורר שחרור סידן מ- SR. אתרי האקטין נחשפים לאחר כניסת Ca ⁺⁺ לסרקופלזמה מאחסון ה- SR שלו כדי להפעיל את קומפלקס הטרופונין-טרופומיוסין כך שהטרופומיוסין מתרחק מהאתרים. הגישור הצולב של ראשי מיוסין העוגנים לאתרי קשירת אקטין ואחריו "מכת הכוח" -החלקה של החוטים הדקים על ידי חוטים עבים. משיכות הכוח מופעלות על ידי ATP. בסופו של דבר, הסרקומרים, המיופיברילים וסיבי השריר מתקצרים כדי לייצר תנועה.

10.4 בקרת מערכת העצבים במתח השרירים

מספר הגשרים הצולבים הנוצרים בין אקטין למיוסין קובע את כמות המתח המיוצר על ידי שריר. אורכו של סרקומר הוא אופטימלי כאשר אזור החפיפה בין חוטים דקים ועבים הוא הגדול ביותר. שרירים שנמתחים או דחוסים יותר מדי אינם מייצרים כמויות מקסימליות של כוח. יחידה מוטורית נוצרת על ידי נוירון מוטורי וכל סיבי השריר המועצבים על ידי אותו נוירון מוטורי. כיווץ יחיד נקרא עווית. לעווית שרירים יש תקופה סמויה, שלב התכווצות ושלב הרפיה. תגובת שרירים מדורגת מאפשרת שונות במתח השרירים. סיכום מתרחש כאשר גירויים עוקבים מתווספים יחד כדי לייצר התכווצות שרירים חזקה יותר. טטנוס הוא מיזוג של התכווצויות לייצור התכווצות מתמשכת. הגדלת מספר הנוירונים המוטוריים המעורבים מגדילה את כמות היחידות המוטוריות המופעלות בשריר, מה שנקרא גיוס. טונוס שרירים הוא התכווצויות קבועות ברמה נמוכה המאפשרות יציבה ויציבות.

10.5 סוגי סיבי שריר

ATP מספק את האנרגיה להתכווצות השרירים. שלושת המנגנונים להתחדשות ATP הם קריאטין פוספט, גליקוליזה אנאירובית ומטבוליזם אירובי. קריאטין פוספט מספק בערך 15 השניות הראשונות של ATP בתחילת התכווצות השרירים. גליקוליזה אנאירובית מייצרת כמויות קטנות של ATP בהיעדר חמצן לתקופה קצרה. מטבוליזם אירובי מנצל חמצן כדי לייצר הרבה יותר ATP, ומאפשר לשריר לעבוד לתקופות ארוכות יותר. עייפות שרירים, שיש לה גורמים רבים התורמים, מתרחשת כאשר השריר כבר לא יכול להתכווץ. חוב חמצן נוצר כתוצאה משימוש בשרירים. שלושת סוגי סיבי השריר הם חמצוניים איטיים (SO), חמצון מהיר (FO) וגליקוליטי מהיר (FG). סיבי SO משתמשים בחילוף חומרים אירובי כדי לייצר התכווצויות בהספק נמוך לאורך תקופות ארוכות והם איטיים לעייפות. סיבי FO משתמשים בחילוף חומרים אירובי לייצור ATP אך מייצרים התכווצויות מתח גבוהות יותר מסיבי SO. סיבי FG משתמשים בחילוף חומרים אנאירובי כדי לייצר התכווצויות חזקות במתח גבוה אך עייפות במהירות.

10.6 פעילות גופנית וביצועי שרירים

היפרטרופיה היא עלייה במסת השריר עקב תוספת של חלבונים מבניים. ההפך של היפרטרופיה הוא ניוון, אובדן מסת שריר עקב התמוטטות של חלבונים מבניים. פעילות גופנית בסיבולת גורמת לעלייה במיטוכונדריה הסלולרית, במיוגלובין וברשתות הנימים בסיבי SO. לספורטאי סיבולת יש רמה גבוהה של סיבי SO ביחס לסוגי הסיבים האחרים. תרגיל התנגדות גורם להיפרטרופיה. לשרירים המייצרים כוח יש מספר גבוה יותר של סיבי FG מאשר של סיבים איטיים. פעילות גופנית מאומצת גורמת לנזק לתאי שריר הדורש זמן לריפוי. חלק מהספורטאים משתמשים בחומרים המשפרים ביצועים כדי לשפר את ביצועי השרירים. ניוון שרירים כתוצאה מגיל נקרא סרקופניה ומתרחש כאשר סיבי שריר מתים ומוחלפים ברקמת חיבור ושומן.

10.7 רקמת שריר לב

שריר הלב הוא שריר מפוספס שנמצא רק בלב. לסיבי שריר הלב יש גרעין יחיד, הם מסועפים ומחוברים זה לזה על ידי דיסקים משולבים המכילים צומת פערים לדפולריזציה בין תאים לדסמוזומים כדי להחזיק את הסיבים יחד כאשר הלב מתכווץ. התכווצות בכל סיב שריר לב מופעלת על ידי יוני Ca ⁺⁺ באופן דומה לשריר השלד, אך כאן יוני Ca ⁺⁺ מגיעים מ- SR ודרך תעלות סידן בשער מתח בסרקולמה. תאי קוצב לב מעוררים את ההתכווצות הספונטנית של שריר הלב כיחידה תפקודית, הנקראת סינציטיום.

10.8 שריר חלק

שריר חלק נמצא בכל הגוף סביב איברים ודרכי שונות. לתאי שריר חלקים יש גרעין יחיד, והם בצורת ציר. תאי שריר חלקים יכולים לעבור היפרפלזיה, ומתחלקים מיטוטית לייצור תאים חדשים. התאים החלקים אינם מפוספסים, אך הסרקופלזמה שלהם מלאה באקטין ומיוסין, יחד עם גופים צפופים בסרקולמה כדי לעגן את החוטים הדקים ורשת של חוטי ביניים המעורבים במשיכת הסרקולמה לכיוון אמצע הסיב, וקיצורו בתהליך. יוני Ca ⁺⁺ מעוררים התכווצות כאשר הם משתחררים מ- SR ונכנסים דרך תעלות סידן פתוחות בשער מתח. התכווצות שרירים חלקים מתחילה כאשר ה- Ca ⁺⁺ נקשר לקלמודולין תוך תאי, אשר מפעיל לאחר מכן אנזים הנקרא מיוסין קינאז המזרחן ראשי מיוסין כך שיוכלו ליצור את הגשרים הצולבים עם אקטין ואז למשוך את החוטים הדקים. ניתן לעורר שריר חלק על ידי תאי קצב לב, על ידי מערכת העצבים האוטונומית, על ידי הורמונים, באופן ספונטני או על ידי מתיחות. לסיבים בחלק מהשריר החלק יש גשרי תפס, גשרים צולבים המסתובבים לאט ללא צורך ב- ATP; שרירים אלה יכולים לשמור על התכווצויות ברמה נמוכה לתקופות ארוכות. רקמת שריר חלקה יחידה אחת מכילה צמתים מרווחים לסנכרון דפולריזציה והתכווצויות ממברנה כך שהשריר מתכווץ כיחידה אחת. לשריר חלק יחיד בדפנות הקרביים, הנקרא שריר קרביים, יש תגובה להרפיית מתח המאפשרת לשריר למתוח, להתכווץ ולהירגע ככל שהאיבר מתרחב. לתאי שריר חלק מרובי יחידות אין צומת פערים, והתכווצות אינה מתפשטת מתא אחד למשנהו.

10.9 פיתוח והתחדשות של רקמת שריר

רקמת שריר נובעת ממזודרם עוברי. סומיטים מולידים מיובלסטים ומתמזגים ליצירת myotube. הגרעין של כל מיובלסט תורם נשאר שלם בתא שריר השלד הבוגר, וכתוצאה מכך תא בוגר ורב-גרעיני. תאי לוויין מסייעים בתיקון תאי שריר השלד. רקמת שריר חלקה יכולה להתחדש מתאי גזע הנקראים פריציטים, ואילו רקמת שריר לב מתה מוחלפת ברקמת צלקת. ההזדקנות גורמת לירידה במסת השריר ולהחלפה ברקמת חיבור לא מתכווצת ורקמת שומן.