A harántcsíkolt izom struktúrája általános felépítés LC-2 LC1/3
Izom LMM
S-2 S-1 HMM rod
Izom fasciculus
S-1
Miozin molekula HMM S-2 LMM
Izomrost H Band
Z A Disc csík
I csík
Miofibrillum M
42.9 nm
Z-Szarkomér-Z
H H Miofilamentumok 14.3 nm
Z
Vastag (Miozin) filamentum
Z
I
C C
Troponin T
F
Aktin
Tropomiozin
Vékony filamentum
S-1
A harántcsíkolt izom struktúrája membránrendszerek Sarcoplasmaticus Mitochondrium T tubulus reticulum
Sarcolemma Vastag filamentum (miozin) Vékony filamentum (aktin)
Sarcomer
Myofibrillum
Az elektro-mechanikai kapcsolat Action potential
Szarkolemma Kalcium pumpa
Ca
Ca
Ca
ATP szükséges
Ca
Aktin filamentumok
• ingerület érkezése a NMJ-ba
Miozin filamentumok
• akcióspotenciál az izomroston (szarkolemma → T-tubulus) • kalciumfelszabadulás az SR-bıl • a kontraktilis fehérjék aktiválódása → összehúzódás Kalcium visszavétele az SR-be → relaxáció
A membránpotenciál-változás szerepe 1.0 0.1 mN
Feszülés
2 or 30 s
0.5
0 2.5
10
20
40
100 mM-K
Depol.
• A depolarizáció összehúzódást idéz elı, függetlenül – az akciós potenciál kialakulásától (K+-kontraktúra) – az extracelluláris Ca2+ jelenlététıl → Ca2+ intracelluláris raktárból származik
• Definíciók – Kontraktúra = összehúzódás AP nélkül – Kontrakció = összehúzódás, melyet AP vált ki
A harántcsíkolt izom struktúrája a kontraktilis fehérjék LC-2 LC1/3
Izom LMM
S-2 S-1 HMM rod
Izom fasciculus
S-1
Miozin molekula HMM S-2 LMM
Izomrost H Band
Z A Disc csík
I csík
Miofibrillum M
42.9 nm
Z-Szarkomér-Z
H H Miofilamentumok 14.3 nm
Z
Vastag (Miozin) filamentum
Z
I
C C
Troponin T
F
Aktin
Tropomiozin
Vékony filamentum
S-1
A miofibrillumot felépítı fehérjék Név
Hely
Méret (kDa)
%
Miozin
Vastag filamentum
485000
44
Aktin
Vékony filamentum
42000
22
Tropomiozin
Vékony filamentum
68000
5
Troponin (TnC, TnI, TnT)
Vékony filamentum
70000
5
Titin
Gap filamentum
1000000
10
Nebulin
N vonal
600000
5
C-protein
Vastag filamentum
140000
2
Miomezin
M vonal
*165000
2
α-aktinin
Z vonal
180000
2
H-protein
Vastag filamentum
74000
<1
I-protein
A csík
50000
<1
Filamin
Z vonal
480000
<1
Desmin
Z vonal
*55000
<1
A harántcsíkolt izom struktúrája a vékony és a vastag filamentum felépítése Aktin
Z-vonal
Troponin Tropomiozin
Vastag filamentum
Miozin
Kereszthíd Vékony filamentum TN-C TN-I
Aktin
TN-T
Tropomiozin
Az akto-miozin ciklus I. a Ca2+ szerepe P
TnC TnI
TnT
Ca2+ jelenlétében (felsı ábra) • Tm ésTnI „elmozdul” → actin-miozin kölcsönhatás
Tm
Tm
HMM
A HMM
A Tm
Tm
TnT TnI TnC
-Ca2+
Troponin • TnC – Ca2+ kötés • TnI – inhibició • TnT – Tm kötés
+Ca2+
TnT Tm
Tm
TnC
A TnI
TnI TnC
A Tm
Tm
P TnT
Ca2+ hiányában (alsó ábra) • Tm és TnI „gátló” pozícióban
A – aktin M – miozin
Tm – tropomiozin Tn - troponin
Az akto-miozin ciklus II. a csúszófilamentum modell ATP
AM
Pi
AM-ATP
AM-ADP-Pi
M-ATP
M-ADP-Pi
ATP a kontrakcióhoz és a relaxációhoz egyaránt szükséges
ADP
AM-ADP
AM
A – aktin M – miozin
A hossz-feszülés diagramm 66 3.65 µ 0.5 µ 1.
5
0.15 µ
D 1.0 µ
3 3
2
C
100
1.6 µ 1.0 µ
4
B
0.84
60 1
2.
2.20 – 2.25 µ 20 0
3. 2.05 µ
4.
1.0
1.27 1.5
1.851.90 µ
1.65 µ
6.
1.05 µ
1.67
2.0
2.25
2.5
3.0
3.5 3.65 4.0 Szarkoméra hossz (µm)
Feszülés a kontrakció alatt
IZOMFESZÜLÉS
5.
A
E
Feszülés fokozódás a kontrakció hatására
0
½ normál
normál
Feszülés a kontrakció elıtt
2x normál
HOSSZ
Az izom által kifejtett erı függ az izom hosszától, mert – egy kereszthíd által kifejtett erı konstans – a kereszthidak száma függ a vékony és vastag filamentumok relatív helyzetétıl (ezek átfedésétıl)
Az izommőködés törvényszerőségei I. szummáció, tetanusz
Izom rángás
1 inger Inger
8 inger/s
Tetanusz Feszültség
50 inger/s Erı
Ca
1s
Két egymást követı AP által kiváltott kontrakció összegzıdhet, mert – az AP refrakter periódusa rövidebb, mint a kontrakció idıtartama ← – az [Ca2+]i koncentráció a repolarizáció után még emelkedett
Folyamatos szummáció = tetanusz – Inkomplett tetanusz = részleges relaxáció figyelhetı meg az egyes AP-k között – Komplett tetanusz = nincs relaxáció az egyes AP-k között
Gyors és lassú izmok mőködésének különbségei gyors izom
lassú izom
m. EDL
m. soleus 60 WT KO
50
30
Force (mN)
Force (mN)
40
20 10 0
40 30 20 10 0
2000 2200 2400 2600 2800
Time (ms)
2000
2500
3000
Time (ms)
3500
Az izommőködés törvényszerőségei II. • Motoros egység = egy axon által beidegzett izomrostok – Izomerı szabályozása = aktív egységek száma – Precíz mozgás szabályozása = izomrostok száma egy egységben – „Recruitment” - fáradás
• Soros és párhuzamos elasztikus elemek (energetika) • Hipokalcémiás tetánia • Denervációs túlérzékenység (nAchR a véglemezen kívül) • Izombetegségek – – – –
Myasthenia gravis (nAchR elleni autoimmun antitestek) Miotóniák Disztrófiák Malignus hipertermia, Central core disease
