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 Izometrická a izotonická kontrakce Práce elastických komponent Typy stahu Elastické elementy umožňují izometrickou kontrakci Stavba myofibrily 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 navázáníATP, čímž se změní konformace vazebného místa, ale není k tomu potřeba energie ATP. Jak se hlava odpoutá od aktinu, hydrolyzuje ATP. EnergieATP vztyčí hlavu. Setkání A a M uvolní Pi a sklápí se hlava. 10nm posun ADP se odpojí, aleA a M zůstávají vázáni Molekulární události stahu – animace Ca spouští interakci myosinu s aktinem Vápník iniciuje setkání Myosinu s Aktinem https://www.youtube.com/watch?v= gJ309LfHQ3M 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. Monotropní řízení: Nervosvalová ploténka Spřažení excitace a kontrakce https://www.youtube.com/watch?v=70DyJwwFnkU&t=11s 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 Prostorová sumace v experimentu Reakce svalu Experimentální elektrické dráždění 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 Převodní systém srdce generuje a vede vzruchy 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. Srdeční svalovinaKosterní svalovina 2/s 5/s 10/s 20/s 50/s Srdce nemá hladký tetanus a proto ani časovou sumaci. Dlouhá refrakterní fáze je také příčinou tzv. kompenzační pauzy Srdeční aktivita Intenzita podnětu Srdce nemá motorické jednotky a proto ani prostorovou 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 NS ploténku, 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 obsahujících transmitter 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/ravenanimatio n.html http://www.physiome.cz/atlas/ Zdroje některých animací: