KAS BİYOKİMYASI
|
KAS BİYOKİMYASI
İnsan organizmasındaki kas hücreleri; iskelet kası, kalp kası ve düz kas olmak üzere üç temel tipe ayrılmaktadır. 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. 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. Miyofibril kasılma işini yapan en küçük birimdir. Yapısını, ince ve kalın filament 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. İnce flamentler sarkomerin iki ucunda, kalın flamentler ise orta bölgede yerleşmiştir. Sarkomerin her iki ucunda yerleşmiş olan ince flamentlerin başlangıç bölgeleri Z çizgisi olarak tanımlanmaktadır. İki Z çizgisi arası, sarkomer boyunu belirler. Kas hücreleri kasılırken tüm sarkomerlerin Z çizgileri birbirine yaklaşarak sarkomer boyları kısalır. Kısalmanın nedeni ince ve kalın flamentlerin birbirleri üzerinden kaymasıdır. Kayma sırasında merkezdeki kalın flamentler sabit dururken, ince flamentler kalın flamentlere doğru hareket etmektedir İnce flamentlerin kalın flamentlere doğru çekilmesiyle Z çizgileri birbirine yaklaşır ve sarkomer boyu kısalır. İnce ve kalın flamentlerin bu şekilde aktive olup kayma işlevini yapabilmeleri için önce kas hücrelerinin uyarılarak zarlarında aksiyon potansiyelinin oluşması gerekmektedir. Uyarılmayı takiben kasılmanın oluşması, uyarılma ve kasılma gibi iki farklı mekanizmanın birbiriyle eşleşmesine bağlıdır. 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. İskelet kaslarının kasılmaları sırasında kalsiyum iyonlarının önemi nedir? 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. Motor nöronlar bir iskelet kas lifi üzerinde sinir kas kavşağı adı verilen özelleşmiş bir bölgede sonlanırlar. 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 20-50 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. 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 bağlanarak zarı Na+ iyonlarına karşı geçirgen kılar ve aksiyon potansiyelini başlatır. 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. 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. 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 kasının bu özelliğine bağlı olarak, örneğin, bir kurbağanın kalbi izole edilip, beslenmesini sağlayan uygun bir sıvı ortamı içine bırakıldığında, vücut dışında da ritmik kasılmasına devam eder. 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. Örneğin, kalp atım sayısının koşarken artırılması, dinlenim durumunda azaltılması gibi. Kalp kasının kasılma mekanizması iskelet kasına benzer ancak önemli bir fark, kalp kasının kasılma sırasında hücre içindeki Ca2+iyonlarına ilaveten hücre dışından gelen Ca2+ iyonlarınıda kullanmasıdır. 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. Visseral 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. Visseral düz kaslar Genellikle sindirim kanalı, sidik kesesi, ureter, uterus ve kan damarları gibi yapıların duvarlarında yerleşmiştir. Hücreler mekik şeklinde, küçük ve tek çekirdeklidir. Ayrıca 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.
|
|||||
|
Kütüphanemizden İlginizi çekebilecek
diğer bazı makaleler:
|
|||||
|
|
