share
play prev play next
play fullscreen
1 / 48
Sıra DOSYA ADI Format Bağlantı
01. Kas Doku Bi̇yoki̇myasi ppt Sunumu İndir

Transkript

[1]
KAS DOKU BİYOKİMYASI Doç. Dr. Selda TELO
[2]
Vücudun en büyük dokusudur Yeni doğanda vücudun %25’ini oluşturan kas kütlesi, genç erişkin dönemde % 40 düzeylerine çıktıktan sonra, yaşlı dönemde %30’a kadar azalır. Vücut yakıtlarının ve ATP’ nin temel tüketicisidir.
[3]
Temel özellikleri İskelet kası: İstemli kontrol edilir Çizgili görünümdedir. Çok çekirdekli hücrelerdir. Kalp kası: İstemsiz kontrol edilir. Çizgili görünümdedir. Tek çekirdekli hücrelerdir. Düz kaslar: İstemsiz kontrol edilir Çizgisiz görünümdedir Tek çekirdekli hücrelerdir İskelet kası: İste li kontrol edilir Çizgili görünü dedir. Çok çekirdekli hücrelerdir. alp kası: İste siz kontrol edilir. Çizgili görünü dedir. Tek çekirdekli hücrelerdir. üz kaslar: İste siz kontrol edilir Çizgisiz görünü dedir Tek çekirdekli hücrelerdir
[4]
[5]
Çizgili kaslar, elektriksel olarak uyarılabilen bir membran olan sarkolemma ile çevrili çok çekirdekli kas lifi hücrelerinden oluşmuşlardır.
[6]
Bir tek kas lifi hücresi mikroskopik olarak incelendiğinde, sarkoplazma denen bir tür intrasellüler sıvı içinde bulunan ve birbirine paralel olarak yerleşmiş birçok miyofibril içerdiği görülür. Her miyofibril sarkomer denilen ve kasılma yetisi olan parçalardan oluşur Sarkomer kasın işlevsel birimi olup kontraksiyon durumuna bağlı olarak miyofibril aksı boyunca tekrarlanır.
[7]
Transvers tübüller sarkoplazmik retikulum ile temas halinde bulunan sarkolemma invaginasyonlarıdır. T Tubul her iki yanında bulunan sarkoplazmik retikulum parçaları ile Triad adı verilen yapıları oluşturmaktadır. Sarkoplazmik retikulum transvers (T) tübül aracılığı ile sarkolemmaya bağlanmaktadır.
[8]
Bir tek miyofibril elektron mikroskobu ile boyuna kesitte incelendiğinde birbiri ardına gelen koyu A ve açık I bandları gözlenir.
[9]
A bandının merkezi kısmı daha az yoğun gözükür ve H bölgesi olarak bilinir; bunun da ortasında bir M çizgisi tanımlanır. I bandının merkezi kısmında da daha çok yoğun gözüken Z çizgisi bulunur. Z ve M çizgileri, aktin ve miyozin filamentlerinin bağlanması için temel tabakalar olarak işlev görmektedir.
[10]
İskelet kasının çizgili görünümü: İskelet kası, mikroskop altında çizgili bir görünümdedir. Bu görüntüyü sağlayan, bir miyofibrilin içindeki aktin ve miyozin filamentlerinin diziliş biçimidir. Aktin ve miyozin filamentlerinin üst üste geldiği kısımlar, mikroskobun ışığını az geçirdiği için karanlık görünür. Z çizgisinin iki yanında sadece aktin filamentlerinden oluşan bölge ise ışığı daha kolay geçirir ve aydınlık görünür.
[11]
Miyofibrilin iki Z çizgisi arasında kalan kısmına sarkomer denir. Bir kasta işlev gören kısım sarkomerdir.
[12]
Her miyofibril uzunlamasına kalın filamentler ve ince filamentler olmak üzere iki tip filamentten oluşmaktadır.
[13]
Miyofibrilin kalın filamentleri, temel olarak miyozin adlı proteinden yapılmışlardır
[14]
Miyofibrilin ince filamentleri, aktin, tropomiyozin ve troponin içerirler
[15]
Kalın ve ince filamentler, kalın filamentler boyunca 14 nm aralıklarla çıkan çapraz köprüler aracılığıyla birbiriyle etkileşirler. Kayan iplikçik çapraz köprü modeli şu andaki kas kasılmasının temelidir
[16]
Kas kasıldığı zaman kalın ve ince filamentlerin boylarında bir değişiklik olmaz. Bunlar, birbirlerinin yanından kayarak birbiri içine girerken çaprazlanmalar gerginlik sağlar ve gerginliği sürdürürler
[17]
Kaslarda %72-78 oranında su bulunur ki bu, fizyolojik aktivite için esastır. Kasların %3 kadarı lipid, %1 kadarı glikojen, %19-20 kadarı proteindir. Kasın Biyokimyasal Yapısı
[18]
ATP, kasların çok önemli bir maddesidir. 1 g taze kas dokusunda yaklaşık 19,3 M kreatin fosfat ve 4,5 M ATP bulunur. Kaslarda çeşitli enzimler, hormonlar, vitaminler ve inorganik tuzlar da bulunur. ATP molekülünün kimyasal enerjisini kasın mekanik hareketine aktomiyozin kompleksi dönüştürmektedir.
[19]
Kas hücresinde kalsiyum, ince membranöz keseciklerden bir ağ olan sarkoplazmik retikulumda Ca2+ bağlayıcı bir proteine bağlanır.
[20]
Miyozin, kas proteinlerinin ağırlıkça %55’ini oluşturur; kasın kalın filamentlerini yapar. Miyozin, bir çift ağır zincir ve iki çift(dört) hafif zincir içerir. Miyozin molekülünde ağır zincirlerin N-terminallerinde hafif zincirlerle birlikte bir baş kısmı oluşmuştur; diğer taraf, -helikal kuyruk kısmıdır DTNB: 5,5’-ditio-2-nitrobenzoik asit; LMM: hafif meromiyozin; HMM: ağır meromiyozin
[21]
Miyozinin baş kısmı bir aktin bağlanma bölgesi bir de ATP bağlanma bölgesi bulunur. Miyozin başı enzim aktivitesi gösterir. Miyozinin baş kısmı ATPaz aktivitesi gösterir
[22]
Aktin, kas proteinlerinin ağırlıkça %25’ini oluşturur; kasın ince filamentlerini yapar. İnce filamentler, temel olarak aktin moleküllerinden oluşan iki zincirin sarmal bir şekilde uzanması ile meydana gelir. G aktin monomerlerinin polimerize olmasıyla oluşur
[23]
Ayrıca F-aktine tropomiyozin moleküllerinden oluşan ikinci bir zincir sarılmıştır. Tropomiyozin zincirinin üzerinde ise eşit aralıklarla yerleşmiş troponin kompleksleri bulunur. Kalsiyum eksikliğinde tropomiyozin, aktin üzerindeki miyozin bağlanma noktalarını bloke etmektedir.
[24]
[25]
Troponin Troponin sistemi, üç polipeptidden oluşmuştur. Aktomiyozin etkileşiminin düzenlenmesini sağlar. Sadece çizgili kasların ince filamentinde bulunur. Troponin T (TnT), tropomiyozini bağlar. TnI, miyozin aktin etkileşimini inhibe eder. TnC, Ca bağlayıcı olarak işlev görür.
[26]
Kas kasılma-gevşemesi, miyozinin baş kısmının aktine yapışması ve ayrılması suretiyle gerçekleşir. Kas kasılma-gevşemesi
[27]
Kas kasılması sırasında miyofibril hücresinin sinirsel uyarıya yanıt vermesi kas plazma memranında depolarizasyon başlaması ve depolarizasyon sarkoplazmik retikulumdan Ca+2 kanallarının açılmasına yol açar. Sarkoplazmada Ca+2 konsantrasyonunun yaklaşık 100 kat artarak ATP hidrolizi ile kas kasılmasına neden olur.
[28]
ATPaz aktivitesi gösteren miyozin başı, substrat olarak ATP’yi bağlar ve ATP Miyozin kompleksi oluşur Miyozin başı, bağladığı ATP’yi hidroliz eder; ancak oluşan ADP ve Pi miyozin başında kalırlar
[29]
ADP ve Pi içeren miyozin başı, F-aktine bağlanır; böylece aktin miyozin ADP Pi kompleksi oluşur.
[30]
Aktinomiyozin bağı için en düşük enerji 45o’ dedir. Bu nedenle miyozin, aktini sarkomerin ortasına doğru çekerek açısını 90o’ den 45o’ ye getirir. Kompleksten de ADP ve Pi ayrılması teşvik edilir. Böylece kas kasılması gerçekleşmiş olur;
[31]
Kas kasılmasından sonra oluşan aktinomiyozin kompleksine yeni bir ATP bağlanır ve böylece aktin miyozin ATP kompleksi oluşur. Miyozin ATP’nin aktine affinitesi zayıf olduğundan miyozin başı aktinden ayrılır ve böylece kas gevşemesi gerçekleşirken yeni kasılma için miyozin ATP oluşmuş olur.
[32]
[33]
Farklı organizmalarda ve aynı organizma içindeki farklı dokularda kaslar, kasılma-gevşemelerini düzenleyen farklı moleküler mekanizmalara sahip olabilirler. Çizgili iskelet kası ve kalp kasında kasılma- gevşemenin düzenlenmesi aktine dayalı olur.
[34]
Çizgili iskelet kası ve kalp kasında kasılma- gevşemenin aktine dayalı düzenlenmesi: 1) Kas hücresi örneğin sarkomer membranı üzerindeki bir asetilkolin reseptörünün asetilkolin tarafından işgali suretiyle uyarıldığında, Ca2+ iyonları sarkoplazmik retikulumdan sarkoplazmaya salıverilir ve sarkoplazmadaki Ca2+ konsantrasyonu hızla 10 8-10 7 mol/L’den 10 5mol/L’ye yükselir. (Kalp kasının kasılması için Ca2+ nun çok önemli bir kaynağı, ekstrasellüler sıvı kalsiyumudur. Kendisini yıkayan ekstrasellüler sıvı içinde Ca2+ bulunmaması halinde kalp kasının kasılmaları 1 dakika içinde durur)
[35]
2) Sarkoplazmadaki Ca2+ konsantrasyonunun yükselmesiyle, aktindeki TpC üzerindeki Ca2+ bağlama yerleri Ca2+ iyonları tarafından çabucak işgal edilir ve böylece TpC 4Ca2+ kompleksi oluşur.
[36]
3) Oluşan TpC 4Ca2+ kompleksi, TpI ve TpT ile, bunların tropomiyozinle etkileşimlerini değiştirmek için etkileşir; tropomiyozin yoldan çekilir veya miyozin başı, kasılmayı başlatmak için F-aktin ile etkileşir ve kasılma olur
[37]
4) Kas kasılmasından sonra gevşemenin gerçekleşmesi çeşitli koşullara bağlıdır: -Sarkoplazmadaki kalsiyumun sarkoplazmik retikuluma geri alınması gerekir -Troponinden kalsiyumun ayrılması -ATP varlığında miyozin başı, gevşeme oluşturmak üzere F-aktinden ayrılmalıdır. Sarkoplazmada yeterli ATP bulunmaması durumunda kas kasılı halde kalır (ölüm sertliği)
[38]
Düz kasta; Ca+2 tarafından düzenlenen kasılma-gevşemenin düzenlenmesi ise miyozine dayalı olur. Düz kas miyozini; miyozin başının aktine bağlanmasını önleyen hafif bir zincir içerir (p-hafif zincir). Bu p-hafif zincir fosforile edilmeden aktin-miyozin- ATPazı etkinleştirmesi mümkün değildir. Düz kasta troponin olmadığı için hücre içine kalsiyum girince kalmudiline bağlanır. Buda miyozin hafif zincirlerinin fosforilasyonu sağlar. Bu miyozin hafif zincir kinaz ile gerçekleşir. Miyozinin fosforilasyonu ile miyozin ve aktin arasında çapraz bağlar kurulur
[39]
Ca2+, tüm sistemlerde kas kasılma-gevşemesinin düzenlenmesinde anahtar rolü oynar.
[40]
Kas kasılma-gevşemesi için enerji kaynakları Kas kasılma-gevşeme döngüsü için sabit bir enerji kaynağı olarak ATP gereklidir. ATP kaynakları; 1.Kan glikozu yada kas glikojeninin kullanıldığı glikoliz 2.Oksidatif fosforilasyon 3.Kreatinin fosfat ve 4.Adenilat kinaz ile katalizlenen iki molekül ADP’den sentez
[41]
[42]
Kas kasılma-gevşeme döngüsü için gerekli ATP çeşitli yollardan sağlanır.
[43]
[44]
Kasılma sırasında ATP’nin hızla eksilmesi, kreatin kinaz etkisiyle kreatin fosfat ve ADP’den ATP oluşturularak önlenir
[45]
Kas kasılması sırasında ATP’nin miyozin ATPaz tarafından hidrolizine kenetlenmiş bir reaksiyonla, miyoadenilat kinaz etkisiyle de ADP’den ATP oluşturulur.
[46]
KAS TİPLERİNİN KARŞILAŞTIRILMASI
[47]
İskelet Kasında Bulunan Lif Tipleri Tip Miyoglobin bol (kırmızı görünümlü) Mitokondri içerir → Aerobik metabolizma Oksidatif lifler Kasılma hızı yavaş Uzun süreli kasılma sağlar Tip Miyoglobin yoktur (beyaz görünümlü) Mitokondri birkaç tane Anaerob metabolizma(anaerobik glikoliz) Glikolitik lifler Kasılma hızlı Kısa süreli kasılma sağlar
[48]
100 m Koşucusu Tip lifler hakim Ana enerji kaynağı ilk 4-5 saniye için kreatin fosfat Ana yakıt; kas glikojeninden türetilen glukoz, anaerobik glikoliz ile metabolize edilir Kas glikojeni hızla tükenir Maraton koşucusu (42.2 Km) Tip lifler hakim ATP nin başlıca kaynağı aerobik metabolizmadır Ana yakıtlar; kan glukozu ve yağ dokusu TG kaynaklı FFA Kas glikojeni yavaş hızda yıkıma uğratılır