مکانیسم انقباض تار عضلانی

انقباض تار عضلانی : نورون حركتی آلفا، نورونی است كه به تارهای عضلانی متصل و به آن ها عصب رسانی می كند. يک نورون حركتی آلفا و تمام تارهای عضلانی كه توسط اين نورون ، عصب گيری می شوند، يک واحد حركتی می گويند.سيناپس يا شكاف بين يک عصب حركتی آلفا و يک تار عضلانی را پيوند گاه عصبی عضلانی می نامند. اين پيوند گاه جايی است كه ارتباط بين دستگاه های عصبی و عضلانی انجام می گيرد.

واحدهاي حركتي شامل نورون هاي حركتي آلفا و تارهاي عضلاني است كه از آن ها عصب مي گيرند

پتانسيل عمل

اعمالی كه باعث حركت يک تار عضلانی مي شود ، پيچيده است. اين فرآيند  به وسيله ی يک خبر الكتريكی يا پتانسيل عمل از مغز يا نخاع به نورون حركتی آلفا شروع می شود. پتانسيل عمل به گيرنده های ويژه ای روی جسم سلولی نورون كه دندريت ها هستند ، می رسد. پتانسيل عمل ، از اين جا به سمت پايانه های آكسون كه بسيار نزديک به پلاسمالم است ، منتقل می شود.

وقتی پتانسيل عمل به پايانه های اكسون می رسد، اين انتهای عصبی يک ماده ی ميانجی به نام استيل كولين ترشح می كند كه به گيرنده هايی روی پلاسمالم متصل می شود . اگر به اندازه ی كافی استيل كولين به گيرنده ها متصل شود، یک بار الكتريكی در تمام طول تار عضلانی منتقل می شود. به اين حالت ، ايجاد يک پتانسيل عمل گفته می شود كه بايد قبل از عمل يک سلول عضلانی در آن توليد شود. 

نقش كلسيم در تار عضلانی

پتانسيل عمل علاوه بر دپولاريزه كردن غشاء تار عضلاني ، از طريق شبكه ی لوله ای (لوله های T)به درون سلول منتقل می شوند. رسيدن يک بار الكتريكی باعث می شود كه شبكه ساركوپلاسمی مجاور تحریک ، مقدار زيادی از يون كلسيم ذخيره ی خود را به داخل ساركوپلاسم رها كند . مولكول های تروميوزين در حالت استراحت نقاط فعال اكتين را پوشانده است و مانع از اتصال سرهای ميوزين مي شوند. وقتی يون های كلسيم از شبكه ی ساركوپلاسمي رها می شوند ، به تروپونين روي رشته هاي اكتين متصل می شوند.

تروپونين ميل  تركيبي شديدی با يون كلسيم دارد و تصور می شود كه همين امر باعث شروع فرآيند انقباض از طريق بلند كردن مولكول های تروپوميوزين از نقاط فعال مولكول های اكتين مي گردد . از آن جايی كه به طور طبيعی تروپوميوزين نقاط فعال را پنهان می كند، مانع از اتصال پل های ارتباطی ميوزين و مولكول های اكتين می شود . به هر حال وقتی كه تروپوميوزين به وسيله ی تروپونين و كلسيم از روی نقاط فعال بلند شد، سرهای ميوزين می توانند به نقاط فعال مولكول های اكتين اتصال پيدا كنند.

چگونگی ايجاد حركت توسط عضله

هنگام انقباض عضله ، تارهای عضلانی كوتاه می شوند . چگونه تارهای عضلانی كوتاه می شوند؟ توضيح اين پديده نظريه لغزش رشته های پروتئينی نام دارد. هنگامی كه يک پل ارتباطي ميوزين فعال می شود و به يک رشته اكتين می چسبد ، باعث تغيير ساختاری در پل ارتباطی و حركت سر ميوزين می شود كه در نهايت كشش رشته های نازک به سمت مركز ساركومر را فراهم مي كند .

اين حركت سر ميوزين را اصطلاحا” ضربه ی پرتوان می گويند. كشيده شدن رشته ی نازک روی رشته ضخيم ، ساركومر را كوتاه مي كند و باعث توليد نيرو می شود. وقتي تارهای عضلانی در حال انقباض نيستند، سر ميوزين در تماس با مولكول اكتين باقی می ماند اما تماس مولكولی در محل مورد نظر ، به وسيله ی تروپوميوزين جلوگيری يا تضعيف می شود.

 يك ساركومر در وضعيت استراحت و انقباض كه لغزش رشته هاي اكتين و ميوزين را هنگام انقباض نشان می دهد.

سر ميوزين بلافاصله پس از حركت ، از نقطه ی فعال جدا شده و به حالت اوليه ی خود بر می گردد و به نقطه ی فعال بعدی در رشته ی اكتين متصل می شود. اتصال های پياپی موجب سر خوردن دو رشته روي يک ديگر می شود و نظريه ی لغزش رشته ها را مطرح می سازد. اين فرآيند تا زمانی كه انتهای رشته های ميوزين به صفحات Z برسند، يا  Ca به شبكه ی ساركوپلاسمي پمپ شود، ادامه مي يابد . در هنگام لغزش (انقباض) رشته های اكتين به سمت مركز ساركومر حركت می كنند و وارد منطقه ی H می شوند و نهايتا” روی یک ديگر قرار می گيرند . در اين زمان منطقه ی H قابل مشاهده نيست.

انرژی مورد نياز برای انقباض عضله

انقباض عضله يک فرآيند فعال است و به انرژی نياز دارد. علاوه بر نقطه ی پيوند روی اكتين ، سر ميوزين یک نقطه ی پيوند با آدنوزين تری فسفات (ATP) دارد. مولكول ميوزين برای انقباض عضله بايد به ATP متصل شود ، زيرا  ATP انرژی مورد نياز را فراهم می كند.

آنزيم آدنوزين تری فسفاتاز (ATP ) كه در سر ميوزين قرار دارد،  ATP را به آدنوزين دی فسفات ( ADP) ، فسفات غير آلي ( Pi) و انرژی تجزيه می كند. انرژی آزاد شده از تجزيه ی ATP برای توانمند كردن چرخش سر ميوزين مورد استفاده قرار مي گيرد. بنابراين ،  ATP  منبع شيميايی انرژی براي انقباض عضله است. 

پايان انقباض عضله

انقباض عضله تا زماني كه كلسيم در ساركوپلاسم فراهم باشد، ادامه دارد. در انتهای انقباض عضلانی ، كلسيم به شبكه ی ساركوپلاسمي ، بر می گردد و تا هنگامی كه یک پتانسيل عمل جديد به غشاء تار عضلانی برسد ، در آن جا ذخيره می شود. كلسيم با روش تلمبه ای به شبكه ی ساركوپلاسمی باز می گردد . اين هم فرآيند ديگری است كه به انرژی نياز دارد و متكی به ATP  است. بنابراين برای هر دو مرحله انقباض و استراحت انرژی مورد نياز است . وقتی كلسيم به داخل شبكه ی ساركوپلاسمی باز می گردد، تروپونين و تروپوميورين به ساختار استراحتی خود بر می گردند . اين موضوع اتصال پل های ارتباطی ميوزين و مولكول های اكتين و هم چنين استفاده از ATP  را متوقف می كند . در نتيجه رشته های ضخيم و نازک به وضعيت استراحتی اوليه ی خود بر می گردند.

منبع: فیزیولوژِی ورزش و فعالیت بدنی، جک اچ، ویلمور، دیوید ال، کاستر دابلیو، لاری کنی ( فیزیولوژی ۵ استاد)