Tuki- ja liikuntaelimistö, liikkuminen

Esitys aiheesta: "Tuki- ja liikuntaelimistö, liikkuminen"— Esityksen transkriptio:

1 Tuki- ja liikuntaelimistö, liikkuminen
Animal skeleton, muscle function and locomotor mechanisms (Campbell: luku 50.5 ja 50.6) BIOLOGIAN LAITOS, SATU MÄNTTÄRI, 2012

2 BIOLOGIAN LAITOS, SATU MÄNTTÄRI, 2012
Photograph courtesy of Editions Xavier Barral, in association with The Museum of Natural History, Paris. BIOLOGIAN LAITOS, SATU MÄNTTÄRI, 2012

3 Tukiranka tehtävät: tukee, suojaa, mahdollistaa liikkeet
kolme tyyppiä: hydrostaattinen tukiranka eksoskeleton l. ulkoinen tukiranka endoskeleton l. sisäinen tukiranka BIOLOGIAN LAITOS, SATU MÄNTTÄRI, 2012

4 Hydrostaattinen tukiranka
kudosnesteiden muodostama tukijärjestelmä pehmeäihoisilla selkärangattomilla liikkeet nestetilojen tilavuutta säätelemällä esim. lampipolyyppi tukea antavien nesteiden liikettä säätelevät pitkittäis- ja rengaslihasten eriaikaiset supistukset (peristaltiikka) esim. kastemato BIOLOGIAN LAITOS, SATU MÄNTTÄRI, 2012

5 esim. kastemato BIOLOGIAN LAITOS, SATU MÄNTTÄRI, 2012

6 Eksoskeleton useimmilla selkärangattomilla
elimistön pinnalla oleva kova ulkokuori useimmilla nilviäisillä kalsiumkarbonaatista koostuva kuori niveljalkaisilla elimistön pintaa verhoava kerros = kutikula epidermin erittämä 30-50% kitiiniä kovuus orgaanisilla yhdisteillä ja kalsiumsuoloilla BIOLOGIAN LAITOS, SATU MÄNTTÄRI, 2012

7 Endoskeleton sisäinen tukiranka koostuu kovista tukevista elementeistä
sienieläimillä spikulat: kalkki- tai piipitoisia neulasia piikkinahkaisilla ossikkelit: luulevyjä, joissa piikkejä ja nystermiä selkäjänteisillä endoskeletonin rakenteet rustoa ja/tai luuta nisäkkäiden tukiranka koostuu useista kymmenistä, jopa sadoista luista, jotka ovat joko kiinnittyneet toisiinsa kiinteästi tai jänteiden/ligamenttien avulla kaksi osaa: aksiaalinen ja appendiksi luusto BIOLOGIAN LAITOS, SATU MÄNTTÄRI, 2012

8 Luut ja nivelet pitkät luut lyhyet luut litteät luut Liittymät:
varsiosa = diafyysi pää = epifyysi lyhyet luut litteät luut Liittymät: luuliittymä sideliittymä rustoliittymä nivel: varsinainen liikkuva liittymä liikelaajuuden määrää nivelpintojen muoto, niveltä tukevat nivelsiteet ja lihakset sekä lihasten supistustila nivelneste nivellevy, nivelkierukka, nivelside BIOLOGIAN LAITOS, SATU MÄNTTÄRI, 2012

9 Niveltyyppejä kolmiakselinen nivel kaksiakselinen nivel
pallonivel kaksiakselinen nivel sarananivel munanivel yksiakselinen nivel satulanivel kiertonivel BIOLOGIAN LAITOS, SATU MÄNTTÄRI, 2012

10 Lihaksisto pienikin liike vaatii monien lihasten yhteistoimintaa
yksittäinen lihas voi osallistua monenlaisiin liikkeisiin synergistiset lihakset = lihakset, jotka ovat yhteistoiminnassa jonkin liikkeen aikana antagonistiset lihakset = lihakset, jotka supistuessaan pyrkivät toisiinsa nähden vastakkaiseen liikkeeseen esim. hauislihas ja kolmipäinen olkalihas BIOLOGIAN LAITOS, SATU MÄNTTÄRI, 2012

11 Lihakset, yleistä lihaskudosta, sidekudosta
lihasrunko + jänteinen osa (sidekudosta tai jänne) lihasrunko voi olla monenmuotoinen lihaksen ympärillä peitinkalvo l. epimysium jokaisen lihassyykimpun ympärillä perimysium jokaisen lihassyyn ympärillä endomysium yleensä lihakset kulkevat yhden nivelen yli luusta toiseen BIOLOGIAN LAITOS, SATU MÄNTTÄRI, 2012

12 Lihaskudos selkärankaisten lihaskudos ryhmitellään rakenteellisten ja toiminnallisten ominaisuuksien perusteella kolmeen tyyppiin: 1) Luustolihaskudos muodostuu 5-50 mm pitkistä ja μm paksuista lihassyistä, joissa useita tumia poikkijuovaista tahdonalainen säätely BIOLOGIAN LAITOS, SATU MÄNTTÄRI, 2012

13 ei ole koskaan kiinni luussa ei voida säädellä tahdonalaisesti
2) Sileä lihaskudos muodostaa lihaskerroksia putkimaisten ja pussimaisten elinten seinämiin ei ole koskaan kiinni luussa ei voida säädellä tahdonalaisesti koostuu sukkulamaisista, mm pitkistä ja 3-10 μm paksuista poikkijuovattomista soluista ohutsuolen seinämän sileää lihasta BIOLOGIAN LAITOS, SATU MÄNTTÄRI, 2012

14 soluilla sekä luustolihassolun että sileän lihassolun ominaisuuksia
3) Sydänlihaskudos soluilla sekä luustolihassolun että sileän lihassolun ominaisuuksia poikkijuovaista hieman sileitä lihassoluja suurempia, μm paksuja vain yksi tuma keskellä solua lihassolut voivat haarautua ja muodostaa liitoksia viereisten lihassolujen kanssa sydänlihassolu tuma kytkylevy BIOLOGIAN LAITOS, SATU MÄNTTÄRI, 2012

15 Purkinjen syyt erilaistuneet sydänlihassoluista
erikoistuneet sähköisten impulssien johtumiseen endokardiumin alla, erityisesti Hisin kimpun lähellä myös muualla sydämen johtoradan osissa sisältävät runsaasti glykogeeniä BIOLOGIAN LAITOS, SATU MÄNTTÄRI, 2012

16 Poikkijuovaisen lihaskudoksen rakenne
BIOLOGIAN LAITOS, SATU MÄNTTÄRI, 2012

17 Sarkomeeri poikkijuovaisen lihaksen toiminnallinen yksikkö
pituus n. 2 μm myofibrillissä peräkkäisiä sarkomeereja erottavat toisistaan z-levyt yhdessä fibrillissä satoja sarkomeereja vierekkäisten fibrillien sarko- meerit solussa kohdakkain → poikkijuovaisuus BIOLOGIAN LAITOS, SATU MÄNTTÄRI, 2012

18 Aktiinifilamentin hienorakenne
BIOLOGIAN LAITOS, SATU MÄNTTÄRI, 2012

19 Myosiinifilamentin hienorakenne
BIOLOGIAN LAITOS, SATU MÄNTTÄRI, 2012

20 Lihassolun kalvorakenteet
1. solukalvo l. plasmamembraani tehtävät: - ekstra- ja intrasellulaaritilan erottaminen toisistaan - lepopotentiaalin syntyminen - ärsykkeiden johtuminen - komponenttien kulkeutuminen 2. sarkoplasmaattinen kalvosto (SR) sijoittuminen myofibrillien lomaan pitkittäin suljettu järjestelmä jaetaan kevyeen ja raskaaseen muotoon tehtävä: sytoplasman kalsiumkonsentraation säätely suurin osa kalsiumista ns. lateraalisissa säkeissä 3. t-putket muodostaa jatkuvan poikittaisen (T = transverse) kalvoston, myös pitkittäisiä T-putkia erityisesti solukalvon alla esiintyy lähes kaikissa lihassoluissa sijaitsevat joko Z-levyn (sammakkoeläimet) tai A-I liitoksen kohdalla hitaissa lihassoluissa mitokondriot häiritsevät sijoittumista BIOLOGIAN LAITOS, SATU MÄNTTÄRI, 2012

21 Lihassolun supistuminen eli kontraktio
Huxley & Huxley 1954: sliding-filament theory teorian mukaan sarkomeerin lyheneminen perustuu aktiini- ja myosiinifilamenttien liukumiseen toistensa lomiin BIOLOGIAN LAITOS, SATU MÄNTTÄRI, 2012

22 Sarkomeerin pituus vs. lihasjännitys
BIOLOGIAN LAITOS, SATU MÄNTTÄRI, 2012

23 Poikkijuovaisen lihaksen supistuminen
Solukalvoa ja T-putkea pitkin kulkeva aktiopotentiaali vapauttaa kalsiumioneja sarkoplasmaattisesta kalvostosta kalsiumionit sitoutuvat troponiiniin troponiini siirtää tropomyosiinin pois aktiinin aktiivisten kohtien päältä myosiinin pää tarttuu aktiiniin myosiinin pään kiinnittymiskulma muuttuu, aktiinifilamentti liukuu kohti sarkomeerin keskustaa, myosiini irtoaa aktiinista ATP:n sitoutumisen jälkeen myosiinin pää ojentuu takaisin ja etsii uuden aktiivisen kohdan aktiinista lihassupistus päättyy kun suurin osa vapaasta kalsiumista on pumpattu takaisin SR:ään BIOLOGIAN LAITOS, SATU MÄNTTÄRI, 2012

24 Supistumisen säätely Ringer & Buxton 1800-luvun lopussa: eristetty sammakon sydän lopettaa sykkimisen mikäli kalsium poistetaan liuoksesta c Ca2+ sytosolissa: ≤10-6 M troponiini ainoa filamenttien proteiini, joka sitoo kalsium-ioneja suurella affiniteetilla jokainen troponiinikompleksi sitoo neljä kalsium-ionia kalsium sitoutuessaan troponiiniin poistaa inhibition aktiini- ja myosiinimolekyylien väliltä BIOLOGIAN LAITOS, SATU MÄNTTÄRI, 2012

25 Aktiini-myosiini -kompleksi
myosiinin kiinnittyminen aktiiniin myosiinin irtoaminen aktiinista aktiini (A) ja myosiini (M) muodostavat stabiilin kompleksin = aktomyosiini (AM) ATP aiheuttaa dissosiaation AM + ATP = A + M-ATP sitouduttuaan ATP hydrolysoituu nopeasti hajoamistuotteiden vapautuminen on hidasta aktiini nopeuttaa hajoamistuotteiden vapautumista BIOLOGIAN LAITOS, SATU MÄNTTÄRI, 2012

26 Rigor mortis eli kuolonkankeus
alkaa ihmisellä sydänlihaksesta ja palleasta h kuluttua kuolemasta saavuttaa suuret alaraajojen lihakset 6-8 tunnin kuluttua vaikuttaa myös karvakohottajalihaksiin vastaa normaalissa lihastyössä syntyvää jännitystä ympäristön lämpötila ja rasituksen taso ennen kuolemaa vaikuttavat kuolonkankeuden syntymis- ja häviämisnopeuteen ilmiötä voidaan käyttää kuolinajan suurpiirteiseen arviointiin ja kuolinasennon selvittämiseen merkitystä etenkin lihan ja kalan valmistuksessa (riiputus) kalan kuolonkankeus kestää lyhyemmän ajan kuin lihan BIOLOGIAN LAITOS, SATU MÄNTTÄRI, 2012

27 Ärsytys-supistus –kytkentä, luustolihas
asetyylikoliinin vapautuminen motorisesta hermopäätteestä asetyylikoliinin sitoutuminen asetyylikoliinireseptoriin (AChR, solukalvolla), kanavan aukeaminen Na+-ionivirta AChR:n kautta, solukalvon depolarisaatio T-putken depolarisaatio jänniteherkän kalsiumkanavan (dihydropyridiinireseptori, DHPR) konformaation muutos sarkoplasmassa sijaitsevan kalsiumkanavan (ryanodiinireseptori, RyR) aukeaminen kalsiumin vapautuminen sytosoliin lihassolun supistuminen BIOLOGIAN LAITOS, SATU MÄNTTÄRI, 2012