biologiczne mechanizmy zachowania seminarium + laboratorium M.Eng. Michal Adam Michalowski

Transkrypt

1 biologiczne mechanizmy zachowania seminarium + laboratorium M.Eng. Michal Adam Michalowski michal.michalowski@uwr.edu.pl

2 Sienkiewicza 21 (Katedra Fizjologii i Neurobiologii Molekularnej) Chałubińskiego 3 (Samodzielna Pracownia Biofizyki Układu Nerwowego)

3 układ mięśniowy: struktura i molekularny mechanizm skurczu mięśni poprzecznie prążkowanych

4 komórka mięśniowa

5 miofilamenty Prążki w obrębie sarkomeru: Z (ograniczający) I (izotropowy, jasny) A (anizotropowy, ciemny) H (część A bez aktyny) M (podział połowy) Miozyna: ogon + główka (centrum aktywne z ATP) Aktyna: dwa splecione łańcuchy + kompleks troponina-tropomiozyna (wiązanie Ca2+)

6 miofilamenty - filmy

7 molekularny mechanizm pracy mięśni Częściowa hydroliza ATP na główce miozyny: a. odblokowanie miejsca wiązania na główce miozyny Uwolnienie jonów Ca2+ z retikulum sarkoplazmatycznego: a. przesunięcie troponiny na aktynie b. odblokowanie miejsca wiązania na aktynie Uwolnienie ADP~Pi: a. zgięcie główki miozyny b. ruch filamentów względem siebie Nowa molekuła ATP: a. uwolnienie główki miozyny

8 aktywacja miofilamentów Skąd bierze się Ca2+ aktywujący filamenty? Impuls z zewnątrz depolaryzuje kanalik T sąsiadujący z cysternami brzeżnymi (triada mięśniowa). Przejście sygnału: DHPR (receptor dihydropirydynowy) - JFP (białko wiążące stopki) - RyR (receptor rianodynowy) => uwalnianie Ca2+ do sarkoplazmy Wychwyt Ca2: a. kalcysekwestryna b. pompa wapniowa

9 układ mięśniowy: złącze nerwowo-mięśniowe i rodzaje skurczu

10 złącze nerwowo-mięśniowe

11 mechanika złącza nerwowo-mięśniowe Potencjał czynnościowy na motoneuronie Aktywacja kanałów wapniowych (wpływ do środka komórki presynaptycznej). Aktywacja kompleksu SNARE i egzocytoza acetylocholiny do przestrzeni synaptycznej. Aktywacja AChR przez związanie neurotransmitera. Otwarcie kanału dla jonów Na+ i K+. Wywołanie potencjału płytki motorycznej (EPP) Aktywacja bramkowanych napięciem kanałów jonowych. Przeniesienie sygnału do triady mięśniowej.

12 praca i pobudzenie mięśnia Częstotliwość pobudzeń a szybkość skurczu/rozkurczu: skurcz pojedynczy skurcz tężcowy niezupełny skurcz tężcowy zupełny (maksymalna siła) Rodzaj wykonywanej pracy: skurcz izometryczny: stała długość mięśnia, wzrost napięcia skurcz izotoniczny: skrócenie mięśnia, stałe napięcie oraz skurcz auksotoniczny: s. izometryczny -> napięcie wtórne -> s. izotoniczny

13 układ mięśniowy: unerwienie komórek mięśniowych

14 jednostka motoryczna Motoneuron: neuron eferentny tworzący synapsy z włóknami mięśniowymi, wyróżniamy m. in. typ α i γ. Jednostka motoryczna = motoneuron α + komórki mięśniowe Wrzeciono mięśniowe = proprioreceptor (motoneuron γ + neuron aferentny + komórki mięśniowe)

15 włókna intrafuzalne i ekstrafuzalne Włókna (miocyty) intrafuzalne: tworzą wrzeciono mięśniowe, czułość regulowana przez motoneurony, wyróżniamy dwa typy: włókna z torebką jąder (receptory fazowe - reakcja na szybkość rozciągania) włókna z łańcuszkiem jąder (receptory tonalne - proporcjonalnie do długości mięśnia) Włókna (miocyty) ekstrafuzalne: odpowiedzialne za czynność skurczową mięśnia. Receptor ścięgnisty (narząd ścięgnisty Golgiego): inny typ propioreceptora. Bez włókna mięśniowego i unerwienia ruchowego. Ułożone szeregowo w stosunku do włókien mięśniowych. Mechanoreceptory reagujące na skurcz mięśnia.

16 włókna intrafuzalne i ekstrafuzalne A. B. C. pasywny skurcz: a. przez włókna Ia wrzeciono mięśniowe (intraf.) kontroluje siłę skurczu (ekstrafuz.) aktywny skurcz: a. aktywacja ekstrafuz. z mózgu b. poprzez włókna Ib n. Golgiego hamuje skurcz aktywny skurcz z aktywacją włókien γ: a. aktywacja ekstrafuz. i intrafuz. z mózgu b. wzmocnienie przez Ia c. hamowanie przez Ib (Golgi)

17 co jest z tymi włóknami?

18 odruchy Odruch - odpowiedź narządu wykonawczego (efektora) wywołana przez bodziec działający na receptor i zachodząca za pośrednictwem ośrodkowego układu nerwowego. Droga łuku odruchowego: receptor droga dośrodkowa (aferentna) ośrodek nerwowy droga odśrodkowa (eferentna) efektor

19 odruchy na rozciąganie Odruch na rozciąganie to odruch monosynaptyczny. z mięśnia dwugłowego ramienia z mięśnia trójgłowego ramienia z mięśnia czworogłowego uda (odruch kolanowy) z mięśnia trójgłowego łydki (odruch ze ścięgna Achillesa) Odpowiedź wrzeciona mięśniowego z prostownika: po rozciągnięciu aktywowany jest => prostownik ( utrzymanie stanu ) Odpowiedź narządu ścięgnistego z prostownika: odwrócony odruch na rozciąganie ( wentyl bezpieczeństwa )

20 układ mięśniowy: the end