Yrd.Doç.Dr. Önder AYTEKİN

... konulu sunumlar: "Yrd.Doç.Dr. Önder AYTEKİN"— Sunum transkripti:

1 Yrd.Doç.Dr. Önder AYTEKİN
KAS FİZYOLOJİSİ Yrd.Doç.Dr. Önder AYTEKİN

2 Uyarılabilen dokular herhangi bir uyarıya karşı hücre zarlarının elektriksel özelliğini değiştirerek aksiyon potansiyeli oluşturup, iletebilme özelliği göstermektedir. Sinir ve kas dokusu uyarılabilen dokulardır. Hücre zarlarında dinlenim ve aksiyon potansiyeli olmak üzere iki tip potansiyelden söz edilmektedir. Dinlenim potansiyeli, hücreler herhangi bir iş yapmadıkları zaman, iyonların, hücre içi ve dışında farklı dağılımda yerleşimleri ile oluşan bir potansiyeldir. Aksiyon potansiyeli, hücrelerin aktif oldukları sırada bazı iyonların hücre içine ve dışına hareketleri sonucunda zarda oluşan bir dizi potansiyel değişiklikleridir. Uyarılabilen dokular, aksiyon potansiyelini oluşturup, bu potansiyel değişikliği ile ortaya çıkan elektriksel aktiviteyi zarları boyunca iletirler. Sinir hücrelerinde oluşan bu elektriksel aktivitenin yalnızca iletim işi yapılırken, kas hücrelerindeki elektriksel aktivite mekanik bir olay olan kasılmayı başlatır.

3 AKSİYON POTANSİYELİ Hücre zarının içerisinin dışa oranla daha negatif olduğu dinlenim durumundaki bir hücre, herhangi bir uyaran ile uyarıldığı zaman; zarın dinlenim potansiyeli milisaniyeler içerisinde değişerek pozitif bir değere ulaşmaktadır. Zar potansiyelinde, içerisinin dışa oranla daha pozitif değer kazandığı bu duruma depolarizasyon adı verilmektedir. Ancak zar potansiyeli bu durumda kalmaz, çok kısa bir süre içerisinde tekrar eski dinlenim potansiyeline geri döner. Zar potansiyelinin depolarizasyondan tekrar dinlenim potansiyeline geri dönüşü repolarizasyon olarak tanımlanmaktadır. Aksiyon potansiyeli, depolarizasyon ve repolarizasyondan oluşmaktadır. Aksiyon potansiyelinin depolarizasyon ve repolarizasyon dönemlerinin oluşmasından sorumlu iyonlar; sodyum ve potasyumdur.

4 Uyarılan özellikteki kas hücreleri, zar yüzeyleri boyunca aksiyon potansiyeli iletebilme ve bu elektriksel değişikliği takiben mekanik olarak kasılma veya boylarını kısaltma yanıtı oluştururlar. Kasların kasılması ile; iskelet sisteminin hareketi, kanın kalpten damarlara pompalanması, kan damarlarının çaplarının değişmesi ve dolayısıyla damar sistemi içinde kan akımı hız ve basıncının düzenlenmesi, sindirim sistemi içindeki sindirim materyallerinin hareketi gibi olaylar gerçekleşmektedir. İnsan organizmasındaki kas hücreleri; iskelet kası, kalp kası ve düz kas olmak üzere üç temel tipe ayrılmaktadır.

5 Kaslar Kasılırlar Hareket üretirler Güç üretirler Isı üretirler
Destek görevi görürler

6 Kalp kası (cardiac muscle)
Kalp duvarındaki kas olup hayat boyu çalışmaktadır. Yaklaşık olarak dakikada 70 defa kasılıp 5 litre kanı pompalar. Düz Kas (Smooth muscle) Kalp dışındaki iç organlarda bulunur. Kasılması ile Arterlerden kan akımı regülasyonu Gıdaların gastrointestinal sistemde hareketleri İdrar kesesine etkileri ve idrar atılması olayı Uterustan doğum sırasında bebeğin dışa atılması Akciğerlere hava akımının sağlanması Düz kas kontraksiyonu genellikle istem dışıdır. İskelet Kası (Skeletal muscle), veya çizgili kas Kemiklere tutunurlar Parçaları hareket ettirirler Vücudu desteklerler Kasılması kontrollü olmaktadır.

7 İskelet Kası Toplam vücut ağırlığının yaklaşık yarısını iskelet kasları oluşturmaktadır. İskelet kaslarının kasılması, adından da anlaşılacağı gibi iskeleti oluşturan kemiklerin eklem bölgelerinden hareketini sağlamaktadır. Bir iskelet kası kitlesi, kas hücresi veya lifi adı verilen hücre grubu ve bağ dokusundan oluşmaktadır. Kaslar genellikle iskelet sisteminin iki eklemi arasında, kemiklerin iki ucuna veya başka bir kasa bağ dokusundan oluşan ve tendon adı verilen yapılar aracılığı ile tutunmaktadır

8 İskelet Kası

9 İskelet kası hücreleri uzun, silindirik şekilde ve çok sayıda nukleus içermektedir. Hücrelerin içinde, zar yapısındaki tübül sistemi olan sarkoplazmik retikulum (kas hücresindeki özelleşmiş düz endoplazmik retikulum) ile çevrelenmiş, myofibril adı verilen çok sayıda silindirik yapı bulunmaktadır. Myofibriller, iskelet kasının kasılma mekanizmasında görev alan fonksiyonel birimlerdir. Uzunlamasına incelendiklerinde, sarkomer adı verilen çok sayıda bölmelere ayrıldıkları görülür

10

11 Sarkomer kas hücresinde kasılma işini yapan en küçük birimdir
Sarkomer kas hücresinde kasılma işini yapan en küçük birimdir. Yapısını, ince ve kalın flament olarak tanımlanan, protein yapısında myoflamentler oluşturur. Myoflamentlerin yerleşim düzeni, iskelet kas hücrelerine mikroskop altında çizgili görünüm kazandırmaktadır. Sarkomeri oluşturan kalın flament miyozin molekülünden, ince flament ise aktin, tropomiyozin ve troponin olmak üzere üç proteinden oluşmaktadır.

12

13 Uyarılma ile kasılma arasındaki eşleşme Ca2+ iyonları tarafından yapılmaktadır.
Ca2+ iyonları sarkoplazmik retikulumun tübül sisteminde depo edilmiş halde bulunur. Hücre zarında oluşan aksiyon potansiyeli, sarkoplazmik retikuluma ulaştığı zaman, kalsiyum iyonları buradan serbestleşerek ince flamentlerin yapısında bulunan troponin molekülüne bağlanır. Bağlanmayı takiben ince flamentler kalın flamentler üzerinden kayar ve kasılma gerçekleşir. Bu arada ATP molekülünden yüksek enerjili bir fosfat bağı koparılarak ATP molekülü ADP (adenozin difosfat)'ye dönüştürülmektedir. Kasların gevşemesi sırasında kalsiyum iyonları aktif taşınma ile sarkoplazmik retikuluma geri alınır. Bu nedenle gevşeme sırasında da ATP tüketimi ve enerji sarfı vardır.

14 İskelet kaslarında uyarılar, nöronlar (sinir hücreleri) tarafından oluşturulur. Diğer bir deyişle, iskelet kasları sinirsel impuls (uyarı) olmadıkça kasılamazlar. Kaslarda aksiyon potansiyeli oluşturup kasılmayı başlatan nöronlara "motor nöronlar " adı verilmektedir. İskelet kaslarının motor nöronlarındaki zedelenmeler bu kaslarda atrofi ve felce neden olur. Sinir hücrelerinin akson adı verilen uzantıları, kas hücresi zarının kalıplaşıp, girintili-çıkıntılı bir yapı gösterdiği ve motor son plak adı verilen bölgesinde, bu bölge ile arasında nm bir açıklık kalacak şekilde sonlanır. Akson sonlanmaları yumru görünümünde olup içlerinde çok sayıda kesecikler bulundururlar. Kesecikler sinir hücresindeki uyarının kas hücrelerine aktarılmasında aracılık eden asetilkolin maddesini içerirler.

15 Sinir hücresinden kas liflerine uyarı geçişi kısaca şu şekilde açıklanabilir: Motor nöronun akson ucuna ulaşan aksiyon potansiyeli, keseciklerdeki asetilkolinin ekzositoz ile serbestleşmesini sağlar. Daha sonra asetilkolin, kas lifi zarında bulunan kendine özel reseptörlere (reseptörün kelime anlamı alıcı demektir. Hücre zarında reseptör görevini, zarda bulunan protein molekülleri yapmaktadır.) bağlanarak zarı Na+ iyonlarına karşı geçirgen kılar ve aksiyon potansiyelini başlatır

16 Kas Motor Nöron Kas Lifleri Motor Ünite

17 Kalp Kası (Myokard) İskelet kasları gibi çizgili görünümde olan kalp kası, fonksiyonu ile özdeş bazı farklı önemli özelliklere sahiptir. Bunlardan birincisi; hücrelerin dallanmalar göstermesi ve belli bölgelerde özelleşmiş yapılar aracılığı ile birbirlerine bağlanmış olmasıdır (sinsisyal yapı) Bağlantı bölgeleri, bir hücredeki aksiyon potansiyelinin diğer bir hücreye kolayca geçişini ve tüm kalp kasına yayılmasını sağlar. Böylece kalp kasını oluşturan liflerin aynı anda kasılması ve kalbin etkin pompa görevini yerine getirmesi mümkün olmaktadır. Kalp kasının ikinci ve en önemli özelliği, kendi uyarılarını kendisinin oluşturması ile ritmik kasılmalar yapmasıdır. Diğer bir deyişle kalp kası bir otonomiye sahiptir ve uyarabilmesi için iskelet kaslarında olduğu gibi sinirsel impulsa gereksinmesi yoktur.

18 Kalp Kası (Myokard) Bu amaç doğrultusunda kalp kasının bazı hücreleri özelleşerek aksiyon potansiyelini doğuran ve ileten bir sistem oluşturmuştur. Bu sisteme kalbin uyarı ve ileti sistemi adı verilmektedir. Kalp kasında kasılmaların başlaması için sinirsel impulsa gereksinim yoktur fakat kalp kası sinir sisteminden bağımsız bir organ değildir. Kalp kası otonom sinir sisteminin gerek sempatik gerekse parasempatik bölümüne ait nöronlar ile bağlantıya sahiptir. Bu sinir sisteminin görevi kalbin kendi kendine oluşturduğu uyarı sayısını ve kalp kasının kasılma gücünü organizmanın gereksinmesi doğrultusunda artırmak veya azaltmaktır. Kalp kasının kasılma mekanizması iskelet kasına benzer ancak önemli bir fark, kalp kasının kasılma sırasında hücre içindeki Ca2+ iyonlarına ilaveten hücre dışından gelen Ca2+ iyonlarını da kullanmasıdır.

19 Düz Kaslar Aktin ve miyozin flamentlerinin belli bir düzen dahilinde değil de rastgele bir dağılım göstermesi nedeni ile mikroskop altında çizgili görünüm vermeyen düz kaslar, genel olarak iki grup altında toplanırlar. Visceral düz kaslar (iç organların düz kasları) ve Multi-unit düz kaslar (çok üniteli düz kaslar) Düz kaslarda da kasılma mekanizması aktin ve miyozin etkileşmesi ile olur ve uyarılma ile kasılma arasındaki bağlantı diğer kas tiplerinde olduğu gibi kalsiyum iyonları tarafından yapılır. Ancak düz kaslarda troponin molekülü bulunmaz bunun yerine calmodulin adı verilen bir protein molekülü kalsiyum bağlayıcı olarak görev yapmaktadır. Düz kaslardaki diğer önemli bir fark, kasılma sırasında kalsiyum iyonlarının sarkoplazmik retikulum yerine büyük oranda hücre dışından içeri geçmesi, gevşemede ise tekrar hücre dışına çıkmasıdır.

20 Visceral düz kaslar Multi-unit düz kaslar
Genellikle sindirim kanalı, sidik kesesi, ureter, uterus ve kan damarları gibi yapıların duvarlarında yerleşmiştir. Özel bağlantı bölgeleri ile birbirlerine bağlıdırlar ve bu nedenle hücrelerin birinde oluşan elektriksel değişiklik, hücreden hücreye yayılım göstererek çok sayıda hücrenin birarada kasılmasına neden olur. Visseral düz kaslar sinirsel uyarı almadan kendiliğinden kasılabilme özelliğindedir ve mekanik olarak gerildikleri zaman zarlarının depolarize olması ile kasılma yanıtı oluştururlar. Kasılma ve gevşemeleri iskelet kasına oranla daha yavaş ancak kuvvet yönünden pek farklı değildir. Düz kas hücreleri ile otonom sinir sistemi bağlantı kurar ve bu sinir sisteminin görevi, hücrelerde kasılmayı başlatmak değil, kendiliğinden oluşan kasılmaların şiddetini vücudun gereksinmesi doğrultusunda ayarlamaktır. Örneğin: Yemek yemenin akabinde midebarsak sisteminin aktivitesinin arttırılması gibi. Multi-unit düz kaslar Büyük damarların duvarlarında ve gözde iriste bulunur, gözbebeğinin açıklığını ayarlarlar. Bu düz kas hücreleri arasında özel bağlantı bölgeleri yoktur ve kasılmaları için sinirsel uyarı şarttır

21 İnsan Vücudundaki En “Güçlü” Kas?