Tuki- ja liikuntaelimistö, liikkuminen II BIOLOGIAN LAITOS, SATU MÄNTTÄRI, 2012

Hermo-lihasliitos (NMJ) synapsi, joka rakenteellisesti ja toiminnallisesti erikoistunut siirtämään signaalin motoneuronista lihassoluun rakentuu viidestä komponentista: 1) Schwannin solu 2) hermopääte 3) synaptinen rako 4) postsynaptinen kalvo (solukalvo) 5) erikoistunut liitoskohdan sarkoplasma BIOLOGIAN LAITOS, SATU MÄNTTÄRI, 2012

Presynaptinen alue hermopäätettä ympäröi epiteelisolujen muodostama kalvo (Henlen kalvo) koko rakenteen ympärillä tyvikalvo hermopäätteessä synaptisia vesikkeleitä ja runsaasti mitokondrioita synaptinen vesikkeli sisältää: asetyylikoliini (ACh) ATP GTP Ca2+, Mg2+ proteoglykaani BIOLOGIAN LAITOS, SATU MÄNTTÄRI, 2012

Postsynaptinen alue solukalvo poimuttunut, poimuttuneisuus ominaista lihassolulle → lisää pinta-alaa postsynaptisen membraanin muoto riippuu lajista, kehitystasosta, innervaatiotyypistä, hermopäätteen tyypistä ja lihassolutyypistä Asetyylikoliinireseptori (AChR) postsynaptisessa membraanissa runsaasti sitoo asetyylikoliinia asetyylikoliinin sitoutuminen muuttaa molekyylin rakennetta BIOLOGIAN LAITOS, SATU MÄNTTÄRI, 2012

Motorinen päätelevy, impulssin siirtyminen BIOLOGIAN LAITOS, SATU MÄNTTÄRI, 2012

Lihassolutyypit, luokittelu A) luokittelu biokemiallisten, aineenvaihdunnallisten ja/tai histologisten ominaisuuksien perusteella Tooniset lihassolut supistuvat erittäin hitaasti jatkuva supistus, ei nykäyksiä asentoa säilyttävissä lihaksissa (sammakkoeläimet, matelijat, linnut), lihassukkuloissa ja silmänliikuttajalihaksissa (nisäkkäät) Faasiset lihassolut jaetaan 3-4 alaryhmään BIOLOGIAN LAITOS, SATU MÄNTTÄRI, 2012

Taulukko: faasisten lihassolujen jaottelu ja ominaisuudet (Sherwood, 1993) ominaisuus hidas oksidatiivinen (I) nopea oksidatiivis-glykolyyttinen (IIA) nopea glykolyyttinen (IIB) supistumisnopeus hidas nopea mATPaasi- aktiivisuus alhainen korkea kestävyys + +/- - mitokondrioiden määrä runsaasti muutamia solun koko (läpimitta) pieni keskikokoinen suuri supistumisvoima poikkipinta-alaa kohti keskinkertainen anaerobinen glykolyysi matala kapasiteetti keskinkertainen kapasiteetti korkea kapasiteetti oksidatiivinen fosforylaatio kokea kapasiteetti BIOLOGIAN LAITOS, SATU MÄNTTÄRI, 2012

B) luokittelu myosiinin raskasketjun (myosin heavy chain; MHC) isomuodon perusteella solutyyppi MHC sijainti I cardiac β hidas luurankolihassolu supernopea IIeom silmän lihakset IIm kiduskaari alkionkehityksen aikana (ei ihmisellä) IIA IIa nopea luurankolihassolu IIB IIb IIX(D) IIx(d) IC I>IIa hybridi luurankolihassolu IIC I<IIa ? emb alkionkehityksen alkuvaiheessa, silmän lihakset neo, pn perinataalikauden aikana hidas tooninen silmän lihakset, lihassukkula cardiac α leuan lihakset BIOLOGIAN LAITOS, SATU MÄNTTÄRI, 2012

Yhteenveto poikkijuovaisen lihassolun supistumisesta BIOLOGIAN LAITOS, SATU MÄNTTÄRI, 2012

Lihaksen supistuminen, yleistä supistuminen voidaan luokitella sen perusteella, miten lihaksen pituus muuttuu kontraktion aikana ISOMETRINEN SUPISTUMINEN isometrinen = ”saman pituinen” lihaksen pituus ei muutu supistumisen aikana sisäinen lyheneminen n. 1% ISOTOONINEN SUPISTUMINEN isotooninen = ”saman jännitteinen” lihas lyhenee tuottaa liikettä konsentrinen supistus eksentrinen supistus isotooninen supistuminen isometrinen supistuminen BIOLOGIAN LAITOS, SATU MÄNTTÄRI, 2012

Supistusvoima jokainen myosiinimolekyylin ja aktiinin liitos (cross-bridge) lisää lihaksen supistusvoimaa liitokset tasaisesti jakautuneena myosiinifilamentissa lukuunottamatta keskikohtaa lihasvoima on suurimmillaan kun sarkomeerien pituus välillä 1.85-2.25 µm lepotilassa sarkomeeri tässä pituudessa, lihas on lepopituudessaan lihas on lepotilassa hieman venyneenä kiinnittymiskohtiensa välissä supistusvoima riippuu rinnakkaisten sarkomeerien lukumäärästä peräkkäiset sarkomeerit eivät lisää supistusvoimaa pitkä ja ohut lihas supistuu pitkän matkan, mutta se on heikko lyhyt ja leveä lihas aiheuttaa vain vähäisen liikkeen, mutta suurella voimalla BIOLOGIAN LAITOS, SATU MÄNTTÄRI, 2012

Supistuksen voimakkuus ja supistumisnopeus supistumisnopeus suurin kun vastusta ei ole = Vmax vastuksen kasvaessa supistumisnopeus pienenee lihaksen teho on suurin keskinkertaisilla supistumisnopeuksilla; V/Vmax ~ 0.15-0.4 maksimaalinen supistumisnopeus riippuu molekyylitasolla myosiinimolekyylin irtoamisesta aktiinista BIOLOGIAN LAITOS, SATU MÄNTTÄRI, 2012

Voimantuotto latentti periodi: viive aktiopotentiaalin synnyn ja lihaksen supistumisen välillä sisältää ajan, joka kuluu aktiopotentiaalin syntyyn AP:n johtumiseen solukalvolla ja T-putkessa kalsiumin vapautumiseen SR:stä kalsiumin diffuusioon troponiinin sitoutumiskohtiin kalsiumin sitoutumiseen myosiinifilamentin aktivoitumiseen myosiinin aktiiniin sitoutumiseen voimantuottoon latentti periodi voi olla vain 2 ms elastiset komponentit rajoittavat voimantuoton suuruutta ja nopeutta maksimi jännitystila saavutetaan keskimäärin 10-50 ms:ssa riippuen lihaksen tyypistä, lämpötilasta ja vastuksesta BIOLOGIAN LAITOS, SATU MÄNTTÄRI, 2012

tetanus: aktiivisen tilan pitkittäminen peräkkäisillä impulsseilla aktiivinen tila: sarkomeerin filamentit tilassa, jossa lihassyyn elastisuus on eliminoitu tetanus: aktiivisen tilan pitkittäminen peräkkäisillä impulsseilla BIOLOGIAN LAITOS, SATU MÄNTTÄRI, 2012

Energetiikkaa lihas muuttaa kemiallista energiaa työksi tehokkuus vs. taloudellisuus energia lihassupistukseen ravintoaineista BIOLOGIAN LAITOS, SATU MÄNTTÄRI, 2012

Energetiikkaa, jatkuu lihaksen supistuessa kaksi prosessia vaatii energiaa: ATP:n hydrolyysi kalsiumin aktiivinen siirto sarkoplasmaattiseen kalvostoon konsentraatiogradienttia vastaan yhden kalsium-ionin siirtäminen sytoplasmasta sarkoplasmaattiseen kalvostoon vaatii kaksi ATP molekyyliä kalsiumpumppujen ATPaasiaktiivisuus: 25-30% myosiinimolekyylin ATPaasiaktiivisuus: 70-75% ATP:n lisäksi lihas käyttää energianlähteenä kreatiinifosfaattia (= fosfokreatiini) BIOLOGIAN LAITOS, SATU MÄNTTÄRI, 2012

ATP lihaksessa BIOLOGIAN LAITOS, SATU MÄNTTÄRI, 2012

Energiankulutus liikkeen aikana perusaineenvaihdunnan lisäksi energiaa tarvitaan aktiiviseen liikkeeseen aktiivisen liikkeen energiankulutus: energia, joka tarvitaan yhden massayksikön siirtämiseen tietyn etäisyyden yksikkö: kcal/kg/km perusaineenvaihdunnan lisäksi erilaisia mittausasetelmia mitataan hapenkulutusta ja hiilidioksidin tuottoa energiankulutuksen suhteellisia osuuksia vaikea määrittää lihastyö ei aina kohdistu liikkeeseen energiankulutus suhteessa eläimen kokoon ja liikkeen nopeuteen AP s.595 BIOLOGIAN LAITOS, SATU MÄNTTÄRI, 2012

BIOLOGIAN LAITOS, SATU MÄNTTÄRI, 2012