Pohybová soustava seminář pro Septimu A 2006

Typy svaloviny kosterní svalovina (příčně pruhované svaly) hladká svalovina srdeční svalovina myoepitel

Kosterní (příčně pruhovaná) svalovina tvoří 36% - 40% tělesné hmotnosti vlákna jsou 10 – 100 μm a dlouhá až 20 cm celková účinnost svalových vláken je 20 – 25 %, zbytek uniká ve formě tepla

Mikrotubuly a mikrofilamena živočichové se pohybují pomocí dvou mechanismů pohyb mikrtubulů (řasinky, bičíky) pohyb mikrofilament (panožky, svaly)

Sval se dokáže pouze stáhnout Funkce antagonistických svalů u člověka (vlevo) a sarančete (vpravo)

Svaly na exoskeletu

Sval se dokáže pouze stáhnout aby se sval byl na více než jedno použití, musí mít svého antagonistu, jehož stahem se víceméně pasivně roztahuje např. m. biceps brachii a m. triceps brachii

Anatomie kosterního svalu

Anatomie kosterního svalu

Anatomie kosterního svalu endoplasmatické retikulum je u svalových buněk zváno sarkoplasmatické retikulum

Anatomie příčně pruhovaného (=kosterního) svalu sval se skládá z tenkých vláken každé svalové vlákno je jedna, dlouhá, vláknitá buňka s mnoha jádry toto vlákno se skládá z mnoha MYOFIBRIL myofibrila je tvořena mnoha MYOFILAMENTY tato myofilamenta jsou dvojího druhu tenká: jsou složena ze dvou provazců aktinu a regulačního proteinu silná: jsou složena z bílkoviny myosinu

Anatomie příčně pruhovaného (=kosterního) svalu tato myofilamenta jsou dvojího druhu tenká: jsou složena ze dvou provazců aktinu a regulačního proteinu silná: jsou složena z bílkoviny myosinu

SARKOMERA = každá opakující se jednotka příčně pruhovaného svalu

sarkomera je ohraničena tzv. Z-linií

I zóna u uvolněného svalu se tenká a silná vlákna nepřekrývají zcela místo, kde jsou pouze tenká (aktinová) vlákna se nazývá „I linie“ (íí linie) (=izotropní)

H zóna u uvolněného svalu se tenká a silná vlákna nepřekrývají zcela místo, kde jsou pouze silná (myosinová) vlákna se nazývá „H linie“

A zóna u uvolněného svalu se tenká a silná vlákna nepřekrývají zcela místo, kde jsou jak tenká (aktinová) vlákna, tak i silná (myosinová) vlákna plus H linie se nazývá „A linie“ (=anizotropní)

Při svalovém stahu se do sebe aktinová a myosinová vlákna zasunují

při pohybu svalu se tak vlákna nezkracují, pouze se do sebe zasunují I linie i H zóna se zmenšují

Aktin a myosin myosinová molekula je tvořena dlouhým vláknem a globulární „hlavou“ „Hlava“ je schopna k sobě navázat ATP a rozložit jej na ADP a fosfát. „Tail“ se česky označuje jako „krk“ myosinová vlákna se přikládají jedno k druhému a tvoří silné filamentum krk hlava

Biochemie svalového stahu

Biochemie svalového stahu

Biochemie svalového stahu hydrolýza ATP umožní myosinové hlavě se natáhnout a navázat k aktinu

Biochemie svalového stahu když se z aktomyosinového komplexu uvolní ADP, spojení mezi aktinem a myosinem se stabilizuje a vzniká rigorový komplex rigor mortis = nastává po vyčerpání ATP a uvolnění veškerého vápníku ze sarkoplasmatického retikula, za 3 – 6 hodin po zástavě dodávky kyslíku

Biochemie svalového stahu hlava myosinu je zářezem rozdělena na dvě části

Biochemie svalového stahu po té se myosinová hlava vrací do své obvyklé konfigurace; při pohybu vzad s sebou táhne aktinové vlákno celý jev poněkud připomíná záběr veslem různé hlavy myosinu jednoho vlákna však nepracují synchronně

Biochemie svalového stahu

Biochemie svalového stahu vazba mezi myosinovou hlavou a aktinem se zruší, když se na myosinovou hlavu naváže nová molekula ATP

Biochemie svalového stahu na jednom silném vláknu je asi 350 myosinových hlav a každá je schopna vytvořit 5 vazeb (či pohybů, záběrů) za vteřinu! typické svalové vlákno má dostatek ATP jen na několik kontrakcí energie potřebná na opakované kontrakce se získává ze dvou látek kreatin fosfát glykogen

Biochemie svalového stahu kreatin fosfát je schopen rychle dodat fosfátovou skupinu na ADP a tím ji přeměnit na ATP svalové vlákno má zásobu kreatin fosfátu na cca 15 vteřin práce

Kreatin fosfát

Glykogen glykogen (= „živočišný škrob“) se odbourává na glukosu z glukosy se tzv. glykolýzou získá energie pro asi 1 minutu práce nebo se glukosa spálí cestou tzv. aerobní respirace a získá se energie pro cca 1 hodinu práce

Glykogen

Role vápníku

Role vápníku pokud je sval v klidu,protein tropomyosin blokuje místa, na které se navazují myosinové hlavy aby se sval mohl stáhnout, musí být tato místa uvolněna ionty vápníku se naváží na regulační bílkovinný komplex zvaný troponin troponin kontroluje správné umístění tropomyosinu na aktinovém vláknu ionty vápníku změní konformaci troponin-tropomyosin a tím umožní vazbu myosinových hlav a tím kontrakci svalu

Role vápníku pokud koncentrace vápníku klesne, tropomyosin zakryje vazebná místa na aktinovém vláknu

Role nervového vlákna

Role nervového vlákna z motorického neuronu se vylévá látka zvaná acetylcholin acetylcholin způsobí tzv. akční potenciál (elektrický impuls), který se dostává dovnitř svalu pomocí tzv. T tubulů (modré šipky)

Role nervového vlákna tento impuls způsobí, že se kanály pro vápník v sarkoplasmatickém retikulu otevřou a vápník se prudce vyleje do cytoplasmy v klidu je vápník pumpován zpět z cytoplasmy do sarkoplasmatického retikula

Role nervového vlákna na jeden akční potenciál odpovídá sval tzv. valovým trhnutím (twitch)

vchlípeniny plasmatické membrány, tzv. T tubuly

Nervový impuls až 80 % membrány sarkoplasmatického retikula je tvořeno proteiny vápníkové pumpy vápníková pumpa čerpá ionty Ca2+ zpět do sarkoplasmatického retikula (1ATP na dva ionty vápníku)

Nervová kontrola pokud se z motorického neuronu vyleje acetylcholin, odpověď svalu je stah (nebo nestah) vždy stejné intenzity, nula nebo jednička každodenní zkušenost ale říká, že svaly se mohou různě stahovat různou silou to je způsobeno počtem svalových vláken, které obdržely příkaz „stah“ různými vzorci nervových impulsů k příkazu „stah“

Nervová kontrola každé jedno svalové vlákno je napojeno jen na jeden neuron jeden neuron se ale může napojit na více vláken

Nervová kontrola jeden sval může být inervován stovkami neuronů každý neuron má svá svalová vlákna, které inervuje jen on a nikdo jiný motorická jednotka (motor unit) je jeden neuron a všechna svalová vlákna, která inervuje u většiny svalů je počet svalových vláken v jedné motorické jednotce „několik až stovky“

Nervová kontrola při stálém napětí se sval unaví a je produkována kyselina mléčná… … která však krom toho, že přispívá ke svalové únavě, může mít i příznivý vliv na funkci svalů některé svaly našeho těla (například ty, které drží naše tělo vzpřímené) jsou téměř neustále ve stavu mírné kontrakce

Nervová kontrola druhým mechanismem jsou různé vzorce nervových impulsů jeden impuls trvá 100 milisekund pokud druhý impuls přijde během této doby, kdy se sval ještě nestačil uvolnit, oba impulsy se sčítají pokud přicházejí těsně za sebou nové a nové impulsy, sval se nemůže relaxovat a výsledkem je jedna hladká, stálá kontrakce zvaná tetanus (nezaměňovat s nemocí téhož jména)

Nervová kontrola „tetanus“ je způsoben tím, že se vápník z cytoplasmy nestačí včas vrátit do sarkoplasmatického retikula svaly savců pracují formou tetanu

Typy svalových vláken rychlá (fast): rychlý, krátký, silný výkon pomalá (slow): delší práce, ne tak výkonná (svaly držící postoj těla) mají méně sarkoplasmatického retikula a vápník se pumpuje zpět pomaleji, takže zůstává v cytoplasmě déle na jeden nervový impuls tak toto vlákno reaguje stahem, který trvá 5x déle než u rychlého vlákna

Mitochondrie v srdeční svalovině

Srdeční svalovina je příčně pruhovaná na rozdíl od kosterního svalstva, kde je ke stahu nutný nervový impuls je srdce schopno vytvořit tzv. akční potenciál (a tím i stah) bez vlivu nervového systému

Hladká svalovina zejména stěny dutých orgánů krevní cévy, trávicí trubice chybí pruhování, protože aktin a myosin jsou nepravidelně uspořádány po celé buňce je zde méně myosinu kontrakce je relativně pomalá, ale sval se stáhne mnohem více než u příčně pruhovaného svalu

Hladká svalovina buňky jsou mnohem menší než u příčně pruhovaných svalů šířka 2 – 5 μm délka 50 – 500 μm

Hladká svalovina Buňky hladké svaloviny obsahují každá jen jedno jádro

Hladká svalovina významnou roli hraje i vápník z extracelulární (mimobuněčné) tekutiny ohnutí myosinové hlavy je 100 – 1000x pomalejší než u kosterního svalu kontrakce proto nastupuje pomaleji, ale za to déle přetrvává hladké svalstvo má velikou schopnost roztažnosti, prodloužení svalových buněk v děloze či močovém měchýři může být až desetinásobné!

Řízení stahu hladkých svalů nervově sympatiku, parasympatikus, nervový systém gastrointestinálního traktu (GIT) humorálně (např. díky uvolnění regulačních proteinů z okolního prostředí) hladké svaly reagují i na mechanické podněty jsou schopny i zcela autonomní aktivity

Svaly bezobratlých létací svaly hmyzu jsou v podstatě identické s kosterními svaly bezobratlých, ale umí se stahovat mnohem rychleji než jak přicházejí akční potenciály hladké svaly mlžů obsahují tzv. paramyosin – za minimální spotřeby energie umí být ve staženém stavu i měsíc

Typy svalů HLADKÉ SRDEČNÍ PŘÍČNĚ PRUHOVANÉ aktin a myosin netvoří sarkomery sarkomery existují vřetenovité jednojaderné buňky síť buněk s můstky a příčným pruhováním mnohojaderná, dlouhá vlákna s příčným pruhováním činnost pomalá, bez únavy, vlastní automacie činnost rychlá, stálá, bez únavy, vlastní automacie činnost rychlá, unavitelné nepodléhá vůli podléhá vůli trávicí trubice, děloha, cévy srdce kosterní svalovina

Choroby svalů Amyotrofní laterální skleróza (ALS) – motorické neurony v mozkovém kmeni a míše degenerují a svalová vlákna následně atrofují ALS končí smrtí cca 5 let od prvních příznaků, léčba t.č. neexistuje

Choroby svalů Botulismus způsobuje bakterie Clostridium botulinum, která vylučuje toxin, který zabraňuje uvolňování acetylcholinu z motorického neuronu C. botulinum se vyskytuje v nedokonale konzervovaných potravinách (nafouklé konservy) „konzervový jed“ prvním příznakem nemoci je, že nakažený člověk vidí žlutě

Choroby svalů Myasthenia gravis – autoimunitní choroba, při které imunitní systém pacienta ničí vlastní receptory pro acetylcholin počet receptorů klesá a spojení mezi motorickými neurony a svaly nepracují dostatečně účinně

Přehled kosterního svalstva podle funkce ohybače (flexory) natahovače (extensory) přitahovače (adduktory) odtahovače (abduktory)

Přehled kosterního svalstva svalstvo zad kápový (musculus trapezius) široký sval zádový (m. latissimus dorsi) dlouhé svaly zádové meziobratlové svaly

Přehled kosterního svalstva svalstvo hrudníku velký prsní sval (m. pectoralis major) malý prsní sval (m. pectoralis minor) pilovitý svalboční (m. serratus anterior) mezižeberní svaly (mm. intercostales) bránice (diaphragma)

Přehled kosterního svalstva svalstvo břicha přímý sval břišní (m. rectus abdominis) šikmý sval břišní (m. obliquus abdominis) příčný sval břišní (m. transversus abdominis)

Přehled kosterního svalstva svalstvo krku plochý sval (platysma) zdvihač hlavy (m. sternocleidomastoideus) nadjazylkové svaly podjazylkové svaly

Přehled kosterního svalstva svalstvo hlavy kruhové svaly oční (m. orbicularis oculi) ústní (m. orbicularis oris) mimické svaly trubačský (m. buccinator) žvýkací svaly zevní sval žvýkací (m. masseter) spánkový sval (m. temporalis)

Přehled kosterního svalstva svalstvo horní končetiny deltový sval (m. deltoideus) dvojhlavý sval pažní (m. biceps brachii) trojhlavý sval pažní (m. triceps brachii)

Přehled kosterního svalstva svalstvo dolní končetiny sval bedrokyčelní (m. iliopsoas) hýžďové svaly m. gluteus maximus (velký) m. gluteus medius (střední) m. gluteus minimus (malý) krejčovský sval (m. sartorius) čtyřhlavý sval stehenní (m. quadriceps femoris) trojhlavý sval lýtkový (m. triceps surae)