تسجيل التقلصات العضلية وتحليل التسجيلات

تسجيل التقلصات العضلية وتحليل التسجيلات 1

تسجيل التقلصات العضلية وتحليل التسجيلات 2

تقوم الخلايا الحية بتفاعلات التنفس والتخمر قصد استخلاص الطاقة الكامنة بالمادة العضوية بغرض استعمالها في الأنشطة الخلوية المختلفة، حيث تقوم على مستوى هذه الأنشطة بتحويل الطاقة الكيميائية الممثلة بجزيئات ATP إلى صيغ جديدة من الطاقة. يعتبر التقلص العضلي أحد أهم الأنشطة التي تقوم بها الخلايا الحية والتي تستهلك الطاقة وتحولها.

تساؤلات:

ما هو مصدر الطاقة المستعملة بالنشاط العضلي؟
ما هي البنيات المتدخلة في هذا النشاط؟
كيف تقوم الخلية العضلية بتحويل الطاقة الأصلية؟
ما هي آلية التقلص العضلي؟

I- الدراسة التجريبية للتقلص العضلي

1- التركيب التجريبي لتسجيل التقلصات العضلية

يضم التركيب التجريبي لتسجيل التقلصات العضليات:

عضلة طرية
عدة التنبيه
عدة التهييج
موقت
عدة التسجيل

تبين الوثيقة جانبه التركيب التجريبي لتسجيل التقلصات العضلية.

2- استجابة العضلة للتهييجات الكهربائية

أ- استجابة العضلة لاهاجة منفردة

عند تسليط إهتجة واحدة منعزلة على عضلة فإن هذه الأخيرة لا تستجيب إلا عند عتبة معينة من شدة التهييج والتي نسميها الريوباز.تعبر الوثيقة جانبه عن استجابة العضلة لاهاجة فعالة واحدة ونسميها رعشة عضلية معزولة، ويمكن تقسيمها إلى مراحل:

مرحلة الكمون: وهي الفترة الزمنية الفاصلة بني لحظة الاهاجة وبداية الاستجابة
مرحلة التقلص: المرحلة التي يتقلص فيها طول العضلة (يزداد توترها)
مرحلة الارتخاء: عودة العضلة بالتدريج إلى طولها الأصلي

ب- استجابة العضلة لاهاجتين متتاليتين

تختلف استجابة العضلية اثر تعرضها لإهاجتين فعالتين (تساويان أو أكبر من الريوباز) متتاليتين وبنفس الشدة حسب لحظة تسليط الاهاجة الثانية.

الاهاجة الثانية خلال فترة ارتخاء الاستجابة السابقة: نحصل على التحام غير تام.
الاهاجة الثانية خلال فترة تقلص الاستجابة السابقة: نحصل على التحام تام.

ج- استجابة العضلة لعدة إهاجات متتالية

تستجيب العضلة بشكلين إثر تعرضها لعدة اهاجات متتالية فعالة ومن نفس الشدة، فنحصل على: a- حالة الكزاز الناقص (غير التام) : إذا وقعت كل اهاجة موالية خلال فترة ارتخاء الرعشة السابقة وبالتالي فالكزاز الناقص هو سلسلة من الالتحامات غير التامة. b- حالة الكزاز التام: إذا وقعت كل اهاجة ثانية خلال فترة تقلص الرعشة السابقة وبالتالي فهو سلسلة من الالتحامات التامة.

الظواهر المرافقة للتقلص العضلي

1- الظواهر الحرارية والظواهر الكيميائية والطاقية

يرافق تقلص العضلة بمجموعة من الظواهر:

ظواهر كهربائية
ظواهر حرارية
ظواهر كيميائية وطاقية

*** ملحوظة: نقتصر في دراسة الظواهر المرافقة للتقلص العضلي على الظاهرتين الكيميائية والحرارية

1- الظواهر الحرارية

عند تقلص العضلة يتم ضياع للطاقة على شكل حرارة في دفعتين: - الحرارة الأولية: وهي نوع من الحرارة ذو قيمة مرتفعة وتدوم لمدة قصيرة يتم تحريرها في فترتين: فترة توافق مرحلة تقلص الاستجابة العضلية وفترة ثانية توافق فترة ارتخاء الرعشة العضلية - الحرارة المؤخرة: تدوم لمدة طويلة وبقيمة منخفضة مقارنة مع النوع الأول من الحرارة ويتم انتاجها بعد انتهاء الرعشة العضلية ودخول العضلة في فترة الراحة.

2- الظواهر الكيميائية والطاقية

معطيات تجريبية

نخضع عداء لتمارين عضلية مختلفة ثم نقيس خلال كل شكل من التمارين مجموعة من الثوابت داخل جسمهن وتبين الوثيقة التالية نتائج هذه التجربة:

تحليل

كلما زادت شدة النشاط العضلي كان استهلاك الكليكوز كبيرا، ويتوافق ذلك مع انخفاض كبير في كمية المدخرات العضلية من الطاقة المتمثلة في الغليكوجين.

استنتاج

حلمأة الغليكوجين ظاهرة مرافقة للتقلص العضلي لكونها تشكل مصدرا للكليكوز المستعمل خلال التقلص العضلي.

بنية وفوق بنية العضلة الهيكلية المخططة

بنية وفوق بنية العضلة الهيكلية المخططة ومكوناتها

تتكون العضلة الهيكلية المخططة من حزم من الألياف العضلية التي تضم عددا كبيرا من الألياف، ويتكون كل ليف عضلي من حزمة من اللييفات العضلية التي نعتبر كلا منها بمثابة خلية عملاقة. يتكون كل لييف عضلي من الساركوميرات والتي هي عبارة عن تجمع منظم لخييطات بروتينية، ونعتبر الساركومير بمثابة الوحدة البنيوية والوظيفية للعضلة. يتكون الساركومير من تنظيم لنوعين من الخييطات:

خييطات سميكة: خييطات الميوزين
خييطات دقيقة: خييطات الأكتين المرتبطة

ويمكن هذا التنظيم من تحديد عدة مناطق على مستوى الساركومير حسب مستوى الدكانة عند الملاحظة الالكترونية والتي تعبر عن عدد العناصر المشكلة لكل منطقة من جهة وكمية كادة هذه العناصر من جهة أخرى.

آلية التقلص العضلي

آلية التقلص العضلي: مراحله وشروطه

معطيات تجريبية:

نعرض لييفا للملاحظة بواسطة المجهر الالكتروني الكاسح قبل وبعد انجاز العضلة لتقلصها، وتبين الوثيقة جانبه نتائج هذه الملاحظة مدعومة برسم تخطيطي مفسر لها:

تحليل

بعد انجاز التقلص يتقارب الحزان Z للساركومير وينقص طول المنطقة H بينما تبقى المنطقة A (منطقة خييطات الميوزين) ثابتة الطول .

استنتاج

عند انجاز التقلص العضلي تنزلق خييطات الأكتين على خييطات الميوزين التي تبقى ثابتة . يتم التقلص العضلي عبر مراحل وبتوفر مجموعة من العناصر أهمها خييطات الأكتين والميوزين وجزيئات ATP (وجزيئات أخرى من بينها Mg++) إضافة لإلى توفر كل من الكلسيوم الحر وجزيئات ATP والتي من المفروض أن تكون خاضعة للحلمأة أي غياب كل إمكانية كبح حلمأة هذه الجزيئات.وتبين الوثيقة التالية مراحل التقلص العضلي:

تجديد جزيئات ATP

طرق وآليات تجديد جزيئات ATP

إن كمية الكليكوز ،التي يوفرها انحلال الكليكوجين للعضلة قصد انجاز نشاطها، تبقى دائما أقل بكثير من حاجيات العضلة للقيام بنشاطها وبالتالي فهناك تجديد مستمر لجزيئات ATP المستهلكة خلال النشاط العضلي، وتتدخل في عملية التجديد هذه عدة طرق يمكن تقسيمها من حيث سرعة تدخلها في تجديد ATP إلى:

الطرق اللاهوائية السريعة
طريق ADP : وذلك عبر التفاعل
طريق CP (الفوسفوكرياتين) : وذلك عبر التفاعل

الطرق اللاهوائية متوسطة السرعة

طريق التخمر اللبني: عبر تفاعل التخمر اللبني

الطرق الهوائية البطيئة

تفاعل التنفس الخلوي في وسط حي هوائي:

مع:

(E (ATP: طاقة كيميائية على شكل ATP
Et: طاقة حرارية ضائعة