10.2: Misuli ya mifupa

Kielelezo\(\PageIndex{3}\): Sarcomere. Sarcomere, kanda kutoka mstari mmoja wa Z hadi mstari wa pili wa Z, ni kitengo cha kazi cha nyuzi za misuli ya mifupa.

Makutano ya Neuromuscular

Umaalumu mwingine wa misuli ya mifupa ni tovuti ambapo terminal ya neuroni ya motor hukutana na fiber-misuli inayoitwa makutano ya neuromuscular (NMJ). Hii ndio ambapo fiber ya misuli kwanza hujibu kwa ishara na neuroni ya motor. Kila fiber skeletal misuli katika kila misuli skeletal ni innervated na neuroni motor katika NMJ. Ishara za uchochezi kutoka kwa neuroni ndiyo njia pekee ya kuamsha fiber kwa mkataba.

Kila fiber misuli skeletal hutolewa na neuroni motor katika NMJ. Tazama video hii ili ujifunze zaidi kuhusu kinachotokea kwenye NMJ. (a) Ufafanuzi wa kitengo cha magari ni nini? (b) Ni tofauti gani ya miundo na kazi kati ya kitengo kikubwa cha magari na kitengo kidogo cha magari? (c) Je, unaweza kutoa mfano wa kila? (d) Kwa nini neurotransmitter acetylcholine imeharibiwa baada ya kumfunga kwa receptor yake?

Mchanganyiko wa msisimuzi-contraction

Seli zote zilizo hai zina uwezo wa membrane, au gradients za umeme kwenye membrane zao. Ndani ya membrane ni kawaida karibu -60 hadi -90 mV, kuhusiana na nje. Hii inajulikana kama uwezo wa utando wa seli. Neurons na seli za misuli zinaweza kutumia uwezo wao wa utando kuzalisha ishara za umeme. Wanafanya hivyo kwa kudhibiti harakati za chembe za kushtakiwa, zinazoitwa ions, kwenye membrane zao ili kuunda mikondo ya umeme. Hii inafanikiwa kwa kufungua na kufunga protini maalumu katika utando unaoitwa njia za ion. Ingawa mikondo yanayotokana na ions inayohamia kupitia protini hizi za channel ni ndogo sana, huunda msingi wa ishara zote za neural na contraction ya misuli.

Wote neurons na seli skeletal misuli ni umeme excitable, maana yake ni kwamba wana uwezo wa kuzalisha uwezekano wa hatua. Uwezo wa hatua ni aina maalum ya ishara ya umeme ambayo inaweza kusafiri kando ya membrane ya seli kama wimbi. Hii inaruhusu ishara kupitishwa haraka na kwa uaminifu juu ya umbali mrefu.

Ingawa neno msisimuzi-contraction coupling confuses au kutisha baadhi ya wanafunzi, inakuja chini ya hii: kwa skeletal misuli fiber mkataba, utando wake lazima kwanza kuwa “msisimko” -kwa maneno mengine, ni lazima drivas kwa moto hatua uwezo. misuli fiber action uwezo, ambayo sweeps pamoja sarcolemma kama wimbi, ni “pamoja” kwa contraction halisi kwa njia ya kutolewa kwa ions calcium (Ca ⁺⁺) kutoka SR. Mara baada ya kutolewa, Ca ^{++ inakabiliana} na protini za shielding, na kuwalazimisha kuhamia kando ili maeneo ya kisheria ya kitendo yanapatikana kwa kushikamana na vichwa vya myosin. Myosin kisha huchota filaments za actin kuelekea katikati, kupunguza fiber ya misuli.

Katika misuli ya mifupa, mlolongo huu huanza na ishara kutoka kwa mgawanyiko wa magari ya somatic ya mfumo wa neva. Kwa maneno mengine, hatua ya “uchochezi” katika misuli ya mifupa daima husababishwa na ishara kutoka kwa mfumo wa neva (Kielelezo\(\PageIndex{4}\)).

Kielelezo\(\PageIndex{4}\): Motor Mwisho Bamba na innervation. Katika NMJ, terminal ya axon hutoa ACH. Safu ya mwisho ya motor ni eneo la ACH-receptors katika sarcolemma ya nyuzi za misuli. Wakati molekuli za ACH zinatolewa, zinaenea katika nafasi ya dakika inayoitwa cleft ya sinepsi na kumfunga kwa receptors.

Neuroni za motor zinazoelezea nyuzi za misuli ya mifupa kwa mkataba zinatoka kwenye kamba ya mgongo, na idadi ndogo iko kwenye shina la ubongo kwa uanzishaji wa misuli ya mifupa ya uso, kichwa, na shingo. Neuroni hizi zina taratibu ndefu, zinazoitwa akzoni, ambazo ni maalumu kwa kusambaza uwezo wa hatua umbali mrefu— katika kesi hii, njia yote kutoka uti wa mgongo hadi misuli yenyewe (ambayo inaweza kuwa hadi futi tatu mbali). Axoni za neuroni nyingi huunganisha pamoja ili kuunda neva, kama waya zilizounganishwa pamoja katika cable.

Kuashiria huanza wakati uwezekano wa hatua ya neuronal unasafiri pamoja na axon ya neuroni ya motor, na kisha pamoja na matawi ya mtu binafsi ili kukomesha kwenye NMJ. Katika NMJ, terminal ya axon hutoa mjumbe wa kemikali, au neurotransmitter, inayoitwa acetylcholine (ACH). Molekuli za ACH zinaenea katika nafasi ya dakika inayoitwa ufa wa sinepsi na kumfunga kwa receptors za ACH zilizopo ndani ya sahani ya mwisho ya motor ya sarcolemma upande mwingine wa sinepsi. Mara baada ya ACH kumfunga, channel katika receptor ACH kufungua na chanya kushtakiwa ions inaweza kupita katika nyuzi misuli, na kusababisha kuondoa polarize, maana yake ni kwamba uwezo utando wa nyuzi misuli inakuwa chini hasi (karibu na sifuri.)

Kama utando unavyozidi, seti nyingine ya njia za ion inayoitwa njia za sodiamu za voltage-gated husababishwa kufungua. Ioni za sodiamu huingia nyuzi za misuli, na uwezo wa hatua huenea haraka (au “moto”) kando ya utando mzima ili kuanzisha kuunganisha msisimuzi-contraction.

Mambo hutokea haraka sana katika ulimwengu wa membrane yenye kuvutia (fikiria tu juu ya jinsi unavyoweza kupiga vidole haraka unapoamua kufanya hivyo). Mara baada ya uharibifu wa membrane, inarudi tena, kuanzisha tena uwezo wa membrane hasi. Wakati huo huo, ACH katika cleft ya sinepsi imeharibika na enzyme acetylcholinesterase (ACHE) ili ACH haiwezi kurejea tena kwa receptor na kufungua tena kituo chake, ambayo ingeweza kusababisha zisizohitajika kupanuliwa misuli msisimko na contraction.

Uenezi wa uwezo wa hatua pamoja na sarcolemma ni sehemu ya msisimko wa kuunganisha msisimuzi-contraction. Kumbuka kwamba uchochezi huu husababisha kutolewa kwa ioni za kalsiamu (Ca ⁺⁺) kutoka kwenye hifadhi yake katika SR ya seli. Kwa uwezo wa hatua kufikia utando wa SR, kuna uvamizi wa mara kwa mara katika sarcolemma, inayoitwa T-tubules (“T” inasimama kwa “transverse”). Utakumbuka kwamba kipenyo cha nyuzi za misuli inaweza kuwa hadi 100 μ m, hivyo hizi T-tubules zinahakikisha kwamba utando unaweza kupata karibu na SR katika sarcoplasm. Mpangilio wa T-tubule na membrane ya SR upande wowote inaitwa triad (Kielelezo\(\PageIndex{5}\)). Triad inazunguka muundo wa cylindrical inayoitwa myofibril, ambayo ina actin na myosin.

Kielelezo\(\PageIndex{5}\): T-tubule. T-tubules nyembamba huruhusu uendeshaji wa mvuto wa umeme. SR inafanya kazi ili kudhibiti viwango vya ndani vya kalsiamu. Mbili terminal cisternae (ambapo SR iliyozidi inaunganisha na T-tubule) na moja T-tubule inajumuisha triad-“ threesome” ya utando, na zile za SR pande mbili na T-tubule iko kati yao.

T-tubules hubeba uwezo wa hatua ndani ya seli, ambayo husababisha ufunguzi wa njia za kalsiamu kwenye membrane ya SR iliyo karibu, na kusababisha Ca ⁺⁺ kueneza nje ya SR na ndani ya sarcoplasm. Ni kuwasili kwa Ca ⁺⁺ katika sarcoplasm ambayo inaanzisha contraction ya fiber misuli na vitengo vyake mikataba, au sarcomeres.

Sura ya Mapitio

Misuli ya mifupa ina tishu zinazojumuisha, mishipa ya damu, na mishipa. Kuna tabaka tatu za tishu zinazojumuisha: epimysium, perimysium, na endomysium. Fiber misuli ya mifupa hupangwa katika vikundi vinavyoitwa fascicles. Mishipa ya damu na mishipa huingia tishu zinazojumuisha na tawi katika seli. Misuli ambatanisha na mifupa moja kwa moja au kwa njia ya tendons au aponeuroses. Misuli ya mifupa hudumisha mkao, kuimarisha mifupa na viungo, kudhibiti harakati za ndani, na kuzalisha joto.

Fiber misuli ya mifupa ni ndefu, seli nyingi. Utando wa seli ni sarcolemma; saitoplazimu ya seli ni sarcoplasm. Reticulum ya sarcoplasmic (SR) ni aina ya reticulum endoplasmic. Fiber za misuli zinajumuisha myofibrils. Vikwazo vinaundwa na shirika la actin na myosin na kusababisha muundo wa banding wa myofibrils.

Maswali ya Link Interactive

Tazama video hii ili ujifunze zaidi kuhusu macro- na microstructures ya misuli ya mifupa. (a) Majina ya “pointi za makutano” kati ya sarcomeres ni nini? (b) Majina ya “subunits” ndani ya myofibrils ambayo huendesha urefu wa nyuzi za misuli ya mifupa? (c) Je, ni “pembe mbili za lulu” zilizoelezwa kwenye video? (d) Ni nini kinatoa fiber misuli skeletal muonekano wake striated?

Jibu: (a) Z-mistari. (b) Sarcomeres. (c) Hii ni mpangilio wa filaments ya actin na myosin katika sarcomere. (d) Vipande vilivyobadilika vya actini na filaments za myosin.

Kila fiber misuli skeletal hutolewa na neuroni motor katika NMJ. Tazama video hii ili ujifunze zaidi kuhusu kinachotokea kwenye makutano ya neuromuscular. (a) Ufafanuzi wa kitengo cha magari ni nini? (b) Ni tofauti gani ya miundo na kazi kati ya kitengo kikubwa cha magari na kitengo kidogo cha magari? Je, unaweza kutoa mfano wa kila mmoja? (c) Kwa nini neurotransmitter acetylcholine imeharibiwa baada ya kumfunga kwa receptor yake?

Jibu: (a) Ni idadi ya nyuzi za misuli ya mifupa zinazotolewa na neuroni moja ya motor. (b) Kitengo kikubwa cha motor kina neuroni moja inayotumia nyuzi nyingi za misuli ya mifupa kwa harakati za jumla, kama misuli ya Temporalis, ambapo nyuzi 1000 hutolewa na neuroni moja. Motor ndogo ina neuroni moja inayotumia nyuzi chache za misuli ya mifupa kwa harakati nzuri sana, kama misuli ya jicho la extraocular, ambapo nyuzi sita hutolewa na neuroni moja. (c) Ili kuepuka muda mrefu wa contraction misuli.

Mapitio ya Maswali

Swali: Amri sahihi kwa ndogo zaidi kwa kitengo kikubwa cha shirika katika tishu za misuli ni ________.

A. fascicle, filament, fiber misuli, myofibril

B. filament, myofibril, nyuzi za misuli, fascicle

C. nyuzi za misuli, fascicle, filament, myofibril

D. myofibril, nyuzi za misuli, filament, fascicle

Jibu: B

Swali: Uharibifu wa sarcolemma ina maana ________.

A. ndani ya membrane imekuwa chini hasi kama ions sodiamu kujilimbikiza

B. nje ya membrane imekuwa chini hasi kama ions sodiamu kujilimbikiza

C. ndani ya membrane imekuwa hasi zaidi kama ions sodiamu kujilimbikiza

D. sarcolemma imepoteza kabisa malipo yoyote ya umeme

Jibu: A

Maswali muhimu ya kufikiri

Swali: Nini kitatokea kwa misuli ya mifupa ikiwa epimysiamu iliharibiwa?

Misuli kupoteza uadilifu wao wakati wa harakati za nguvu, na kusababisha uharibifu wa misuli.

Swali: Eleza jinsi tendons kuwezesha harakati za mwili.

Wakati mikataba ya misuli, nguvu ya harakati hupitishwa kwa njia ya tendon, ambayo huchota mfupa ili kuzalisha harakati za mifupa.

Swali: Kazi tano za msingi za misuli ya mifupa ni nini?

A. kuzalisha harakati ya mifupa, kudumisha mkao na nafasi ya mwili, kusaidia tishu laini, kuzunguka fursa ya utumbo, mkojo, na maeneo mengine, na kudumisha joto la mwili.

Swali: Ni majukumu gani tofauti ya njia za sodiamu za voltage na njia za potasiamu za voltage?

A. ufunguzi wa voltage-gated njia sodiamu, ikifuatiwa na utitiri wa Na ⁺, transmits Action Potential baada utando ina kutosha depolarized. Ufunguzi wa kuchelewa kwa njia za potasiamu inaruhusu K ⁺ kuondoka kwenye seli, ili kurejesha membrane.

faharasa

asetilikolini (ACH)

neurotransmitter kwamba kumfunga katika motor mwisho sahani kusababisha depolarization

actini

protini kwamba hufanya zaidi ya myofilaments nyembamba katika sarcomere misuli fiber

uwezo wa hatua

mabadiliko katika voltage ya membrane ya seli kwa kukabiliana na kichocheo kinachosababisha maambukizi ya ishara ya umeme; kipekee kwa neurons na nyuzi za misuli

aponeurosis

pana, tendon-kama karatasi ya tishu connective kwamba inaona misuli skeletal kwa misuli nyingine skeletal au mfupa

kuondoa polarized

kupunguza tofauti ya voltage kati ya ndani na nje ya utando wa plasma ya seli (sarcolemma kwa fiber misuli), na kufanya ndani chini hasi kuliko kupumzika

endomysiamu

huru, na vizuri hidrati connective tishu kufunika kila fiber misuli katika misuli skeletal

epimysiamu

safu ya nje ya tishu connective karibu misuli skeletal

msisimuzi-contraction coupling

mlolongo wa matukio kutoka kwa neuroni ya motor inayoashiria kwenye fiber ya misuli ya mifupa ili kuzuia sarcomeres ya nyuzi

fascicle

kifungu cha nyuzi za misuli ndani ya misuli ya mifupa

motor mwisho sahani

sarcolemma ya nyuzi za misuli kwenye makutano ya neuromuscular, na receptors kwa acetylcholine ya neurotransmitter

myofibril

muda mrefu, cylindrical organelle kwamba anaendesha sambamba ndani ya nyuzi misuli na ina sarcomeres

myosini

protini ambayo hufanya zaidi ya myofilament nene cylindrical ndani ya sarcomere misuli fiber

makutano ya neuromuscular (NMJ)

synapse kati ya terminal ya axon ya neuroni ya motor na sehemu ya utando wa nyuzi za misuli na receptors kwa asetilikolini iliyotolewa na terminal

nyurotransmita

kuashiria kemikali iliyotolewa na vituo ujasiri kwamba kumfunga na kuamsha receptors juu ya seli lengo

perimysium

tishu zinazojumuisha ambazo zinaunganisha nyuzi za misuli ya mifupa ndani ya fascicles ndani ya misuli ya mifupa

sarcomere

longitudinally, kurudia kitengo cha kazi cha misuli ya mifupa, na protini zote za mikataba na zinazohusiana zinazohusika katika kupinga

sarcolemma

utando wa plasma wa nyuzi za misuli ya mifupa

sarcoplasm

cytoplasm ya seli ya misuli

sarcoplasmic reticulum (SR)

maalumu laini endoplasmic reticulum, ambayo maduka, releases, na inapata Ca ⁺⁺

ufa wa sinepsi

nafasi kati ya terminal ujasiri (axon) na motor mwisho sahani

T-tubule

makadirio ya sarcolemma ndani ya mambo ya ndani ya seli

filament nene

myosin nene strands na vichwa vyao vingi vinavyotokana na katikati ya sarcomere kuelekea, lakini sio wote kwenda, Z-rekodi

filament nyembamba

vipande nyembamba vya actin na troponin-tropomyosin tata inayojitokeza kutoka kwenye diski za Z kuelekea katikati ya sarcomere

utatu

kikundi cha moja T-tubule na mbili terminal cisternae

troponini

udhibiti protini kwamba kumfunga kwa actin, tropomyosin, na calcium

tropomyosin

protini ya udhibiti ambayo inashughulikia maeneo ya myosin-kisheria ili kuzuia actin kutoka kumfunga kwa myosin

njia za sodiamu za voltage

protini za membrane zinazofungua njia za sodiamu katika kukabiliana na mabadiliko ya kutosha ya voltage, na kuanzisha na kusambaza uwezo wa hatua kama Na ⁺ inaingia kupitia kituo