Pohyb a svaly http://www.simplethriftyliving.com/category/money-saving-tips/pets/ Jeden ze základních rysů života. Pohyb v buňce je možný díky cytoskeletu. http://sparkleberrysprings.com/innerlifeofcell.html http://en.wikipedia.org/wiki/Cytoskeleton Pohyb celých buněk zajišťuje cytoskelet => bez cytoskeletu není aktivní pohyb Cytoskelet 3 typy filament Mikrotubulární struktura řasinky, brvy – cilie a bičíku, brvy - flagellum Mikrofilamentární (aktinová) struktura střevního mikroklku - mikrovilu http: http://reasonandscience.heavenforum.org/t2141-the-dramatic-cellular-morphology-of-the-microvillar-cytoskeleton https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Villin_cross-linked_core_bundle_microvilli.png Améboidní pohyb a úloha mikrofilament Svaly využívají buněčného pohybového aparátu. Pohyb svalů a tedy i celých živočichů je možný díky uspořádané stažlivosti spolupracujících buněk. Tři typy svalů Lokomoce Cirkulace Vnitřní řízení Neplatí u všech živočichů: U měkkýšů pouze hladká svalovina. U hmyzu pouze žíhaná. obratlovci Proužkování kosterního svalu. Myofibrily tvoří svalové vlákno. Cytoplasma vyplněna cytoskeletem. Sarkomera – jednotkový úsek myofibrily Stavba kosterního svalu Stavba kosterního svalu Mitochondrie (sarkozomy) a sarkoplasmatické retikulum Stavba myofibrily Součásti aktivní, pasivní (nebulin), regulační, elastické (titin) Myosinové hlavy mají dvě vazebná místa. Jedno pro ATP s ATPázovou aktivitou, druhé pro aktin. Stavba myosinové fibrily Spolupráce mnoha můstků – molekulární děje Molekulární organizace sarkomery Animace spolupráce aktinu a myozinu Elastické elementy umožňují izometrickou kontrakci Stavba myofibrily Izometrická a izotonická kontrakce Práce elastických komponent Typy stahu Typy stahu Největší sílu u izometrické kontrakce má sval uprostřed délky sarkomery Typy stahu Největší sílu u izometrické kontrakce má sval uprostřed délky sarkomery Cyklus stahu a úloha ATPOdpojení myosinu od aktinu vyžaduje navázání ATP, čímž se změní konformace vazebného místa, ale není k tomu potřeba energie ATP. Jak se hlava odpoutá od aktinu, hydrolyzuje ATP. Energie ATP vztyčí hlavu. Setkání A a M uvolní Pi a sklápí se hlava. 10nm posun ADP se odpojí, ale A a M zůstávají vázani Molekulární události stahu – animace Ca spouští interakci myosinu s aktinem Vápník iniciuje setkání Myosinu s Aktinem Spřažení excitace a kontrakce kosterního svalu Spřažení excitace a kontrakce kosterního svalu Nervosvalová ploténka: Spřažení excitace a kontrakce kosterního svalu Nervosvalovou ploténku může zablokovat: Kurare, hadí jedy – kompetitivní inhibice receptorů Pesticidy – blokáda AChE Botulin – rozpad proteinů vezikulární exocyt. Ionotropní řízení: Nervosvalová ploténka Spřažení excitace a kontrakce Odstupňování stahu – časová sumace Vyšší frekvence AP udrží sval v trvalém stahu – hladký tet. Další zvyšování f zvýší sílu stahu – čas. sumace Motorické jednotky a odstupňování stahu – prostorová sumace V pracujícím svalu se zapíná více či méně motorických jednotek. Tzv. náborem se odstupňuje síla stahu U savců existují tři typy : • typ I (pomalá) – koná vytrvalostní aerobní práci (obsahuje hodně myoglobinu a sarkozomů), • typ II (rychlá) – IIa má i určitý aerobní potenciál, je pomalejší – IIb se uplatňuje při krátkodobých anaerobních výkonech (má málo myoglobinu a sarkozomů, obsahuje hodně myofibril), • typ I a IIa se označuje též jako svalovina červená (zbarvení propůjčuje myoglobin), typ IIb jako bledá Druhy kosterní svaloviny Druhy kosterní svaloviny - srovnání Druhy kosterní svaloviny - srovnání Druhy kosterní svaloviny - srovnání Druhy kosterní svaloviny - srovnání Druhy kosterní svaloviny - srovnání Druhy kosterní svaloviny - srovnání Druhy kosterní svaloviny - srovnání Druhy kosterní svaloviny - srovnání Druhy kosterní svaloviny - srovnání Druhy kosterní svaloviny - srovnání Druhy kosterní svaloviny - srovnání Druhy kosterní svaloviny - srovnání Druhy kosterní svaloviny - srovnání Druhy kosterní svaloviny - srovnání Druhy kosterní svaloviny - srovnání Zdroje energie svalového stahu ATP v centru dění – co jej poskytuje a co spotřebovává Zdroje energie pracujícího kosterního svalu závisí na době a intenzitě práce Rychlost a trvání běhu jdou proti sobě ATP je asi na 10 kont., což je jen asi 1s v klidu CP – 50 kontrakcí Po řadě v čase : Zásoba ATP a CP Anaerobní glykolýza Aerobní cukry Aerobní tuky Svalový glykogen se vyčerpává a čím dál víc záleží na zásobení krví. Zdroje energie pracujícího kosterního svalu závisí na době a intenzitě práce Podle Barevného atlasu biochemie. Grada. Červená vlákna mají rezervu kyslíku (myoglobin) Bílá, rychlá vlákna ji nemají a přechází na glykolýzu Potřeba NAD je důvodem vzniku laktátu Srdeční svalovina - myokard Interkalární disky vodivě propojují do jednoho celku. Jsou typem gap junction Tvoří - Syncytium Možnost odstupňování stahů je omezená – Není ani časová ani prostorová sumace Ca v myokardu a jeho podíl na tvaru AP Ca plató – až 500ms trvání Důsledek dlouhé refrakterní fáze: Nelze fyziologicky vyvolat hladký tetanus Odstupňování stahu kosterního svalu– časová sumace Vyšší frekvence AP udrží sval v trvalém stahu – hladký tet. Další zvyšování f zvýší sílu stahu – čas. sumace 2/s 5/s 10/s 20/s 50/s Srdce nemá hladký tetanus a proto ani časovou sumaci. Srovnání charakteristik 3 základních typů svalů Parasympatikus na myokardu Snižuje dráždivost Ach se váže na muskarinový receptor a přes Gprotein otevírá K kanál – hyperpolarizuje membránu Sympatikus na myokardu Zvyšuje Dráždivost NA se váže na adrenergní receptor a přes G-protein a druhého posla otevírá Ca kanál – depolarizuje membránu Hladká svalovina Buňky jsou menší, mají jen jedno jádro, jsou vřetenovitého tvaru, propojené mechanickými spoji zaručujícími přenos síly celým svalem. Nemají transverzální tubuly, troponin, tropomyosin. Síťovité propojení aktinu a myosinu netvoří proužky ATPáza myozinu je mnohem pomalejší, což vede k pomalejší kontrakci, ale udrží stah s mnohem menším vynaložením energie. Podle: Sherwood, Klindorf, Yancey, Animal Physiology, Thomson Hladká svalovina Jednotková (a) a vícejednotková (b) organizace podle propojení gap junction vodivě propojující buňky. Jednotková potřebuje méně varikosit Hladká svalovina – různé podněty Stah lze vyvolat: Nervově Látkově Mechanicky Autonomně - pacemakery Hladká svalovina - kontrakce Řízení stahu je opět přes Ca, ale jinak, přes tlusté (myosinové) vlákno. MLCK (myosin light chain kinase). Fosforyluje jednu myosinovou hlavičku, což vede ke zvýšení ATPázové aktivity a spustí navázání na aktin. Kalciová aktivace myozinu hladké svaloviny. Ca2+ vstupuje po podráždění především z extracelulárního prostoru a v komplexu s kalmodulinem aktivuje myozin kinázu. Ta fosforyluje myozin, který je poté schopen interagovat s aktinem a začít stah Podle: Sherwood, Klindorf, Yancey, Animal Physiology, Thomson Srovnání charakteristik 3 základních typů svalů https://neuroscience5e.sinauer.com/index.html http://www.sumanasinc.com/webcontent/animation.html http://highered.mheducation.com/sites/dl/free/0072437316/120060/ravenanimati on.html http://www.physiome.cz/atlas/ Zdroje některých animací: