Organizacija skeletnog miia od makroskopskog do molekulskog nivoa. F,G,H,I su popreni preseci na oznaenom nivoima.

Podruje izmeu dva Z diska naziva se sarkomera i predstavlja osnovnu funkcionalnu jedinicu.

Skeletni mii

struktura i filamenti

-Svako miino vlakno (}elija)ponaa se kao jedna jedinica.

Sastoji se od snopova miofibrila, koji su okrueni sarkoplazmatskim

retikulumom (SR), sa invaginacijama sarkoleme (}elijske

membrane) koje stvaraju transverzalne tubule (T tubule).

-Svaka miofibrila sadri debele (miozinske) i tanke

(aktinske) filamentekoji lee longitudinalno u

sarkomerama.

-Sarkomere se pruaju izmeu dve Z linije, pri emu njihovo

ponavljanje obezbeuje poprenoprugastom miiu jedinstven izgled (popre~nu ispruganost pruge i linije).

IDebeli filamenti (miozinski)

-se nalaze u centralnom delu sarkomere u tzv. A oblasti (A pruga)

Z linija Z linijaM linija

H pruga

A pruga

Sarkomera

I pruga

Krajevi tekih lanaca sa lakim

lancima formiraju glave od kojih

polazi jedan rep (sastavljen od uvijenih tekih

lanaca). Miozinske glave vezuju ATP i aktin, i uestvuju

u formiranju poprenih mostova.

Miozinska nit sainjena je od

molekula miozina koji ima estpolipeptidnih

lanaca (jedan par tekih lanaca i dva para lakih

lanaca).

ITanki filamenti (aktinski)

- privreni su za Z linije.- nalaze se u I prugama.

- preklapaju se sa debelim filamentima u oblasti A pruge-sadre aktin, tropomiozin, i troponin.

Z linija Z linijaM linija

H pruga

A pruga

Sarkomera

I pruga

-Troponin je kompleks od tri globularna proteina:

-Troponin T - privruje troponinski kompleks za tropomiozin.-Troponin I - inhibira interakciju izmeu aktina i miozina. -Troponin C - je Ca2+-vezujui protein koji, kada vee Ca2+, omoguava interakciju aktina i miozina.

Tanki filamenti

Aktinski filament sastavljen od dve helikalna lanca F-aktina i dva lanca

tropomiozina kjoji lee labavo u lebovima izmeu lanaca aktina. Na jednom kraju svakog tropomiozinskog molekula je prikaen troponin kompleks koji inicira kontrakciju.

Aktivna mesta su take za koje se vezuju glavice poprenih mostova miozina

T tubuli

duboke invaginacije sarkoleme (membrane),

koje prenose depolarizaciju membrane duboko u unutra{njost

}elije.

-su locirani u nivou Z linija.

-sadre volta-zavisni protein, nazvan

dihidropiridinski receptor.(od velikog je znaaja u miinim elijama srca)

Sarkoplazmatski retikulum(SR)

-je tubularna struktura unutar elije, mesto gde se Ca2+

prikuplja i oslobaa zaproces povezivanja ekscitacije

i kontrakcije.

-poseduje terminalne cisterne koje ostvaruju blizak kontakt sa T tubulama formirajui trijade.

-membrana sadri Ca2+-ATPazu (Ca2+ pumpa), koja

transportuje Ca2+ iz intracelularne tenosti u SR, i

na taj nain odrava nisku koncentraciju kalcijumovih jona

u citosolu.

-sadri Ca2+ labavo vezan za kalsekvestrin.

-sadri kanal koji oslobaa Ca2+ - rianodin receptor.(od velikog je znaaja u miinim elijama srca)

Neuromuskularna veza motorna zavrna ploa-je spoj izmeu aksona motoneurona i skeletnog miia.

Razliiti pogledi na motornu zavrnu plpu: A, longitudinalni presek kroz motornu zavrnu plou; B, povrinski (spoljanji) pogled na zavrnu plou; C, elektronski mikrografski izgled take kontakta izmedju aksonskog zavretka i membrane miinog vlakna, predstavljene pravougaonim podrujem pokazanim

na A (neuromiina sinapsa).

Neurotransmiter (acetilholin -ACh) se

osloboe iz presinaptikog (aksonskog) zavretka, i vezuje za nikotinski

receptor na postsinaptikoj membrani(sarkolemi).

To dovodi do konformacione promene

koja otvara kanal, dozvoljavajui ulazak natrijuma u miino vlakno i ekscitaciju kontrakcije. Zapazite negativni naboj

unutar kanala koji spreava ulazak negativnih jona, kao to su hloridni joni.

A zatvoren kanal

B otvoren kanal

Sinteza i deponovanje Ach u presinaptrikom zavretku

-Acetilholin transferaza katalizuje stvaranje ACh iz acetil koenzima A (CoA) i holina u presinaptikom zavretku.

-ACh je deponovan u sinaptikim vezikulama sa ATP i proteoglikanom odakle se kasnije oslobaa.

-Akcioni potencijali se prenose niz motoneuron. Depolarizacija presinaptikog zavretka (terminala) otvara Ca2+ kanale.

-Kada se povea permeabilnost za Ca2+, joni Ca2+ jurnu u presinaptiki zavretak.Preuzimanje Ca2+ prouzrokuje oslobaanje ACh u sinaptiku pukotinu

-Sinaptike vezikule se stapaju sa plazma membranom i prazne svoj sadraj u pukotinu egzocitozom.

ACh difunduje ka postsinaptikoj membrani (zavrna miina ploa)

gde se ACh vezuje za nikotinske receptore (AChR)

-Nikotinski ACh receptor je takoe Na+ i K+ jonski kanal.

-Vezivanje ACh za subjedinice receptora dovodi do konformacione promene koja otvara centralni deo kanala i poveava provodljivost za Na+ i K+. Ovo su primeri ligand-zavisnih kanala.

-Poto je otvoren od strane ACh, kroz receptorski kanal prolaze i Na+ i K+ joni, postsinaptiki membranski potencijal je depolarizovan do vrednosti koja iznosi polovinu izmeu Na+ and K+ ekvilibrijumskih potencijala

(priblino 0 mV).

-Sadraj sinaptike vezikule (jedan kvantum) produkuje minijaturni potencijal zavrne ploe (MPP),

-MPP-i se sabiraju i nastaje ekscitacijski postsinapticki potencijal zavrne ploe - EPP. EPP nije akcioni potencijal, ve prosto depolarizacija specijalizovane miine zavrne ploe. Ako je EPP dovoljno veliki uzrokuje

nastanak:

AKCIONOG POTENCIJALA NA SARKOLEMI .

1. Action potential in nerve

1

2

3

4

55

Kada je region zavrne ploe depolarizovan do praga nadraaja, lokalni protok jona prouzrokuje EPP koji je dovoljan da izazove akcione potencijale.

-EPP je prolazan jer se ACh razgrauje na acetil CoA i holin pod dejstvom acetilholinesteraze (AChE)

-Polovina holina se vraa u presinaptiki zavretak u prisustvu Na+, kotransport holina se koristi za sintezu novog ACh.

-AChE inhibitori (neostigmine) blokiraju degradaciju ACh, produavajui aktivnost na miinoj zavrnoj ploi, i poveavajui

veliinu EPP.

-Hemicholinium blokira ponovno preuzimanje holina i prazni depoe ACh u presinaptikim zavrecima.

Oboljenjemiastenija gravis

-nastaje usled prisustva antitela za ACh receptor.

-karakterie se slabou skeletne muskulature i zamorom koji nastaje usled smanjenog broja ACh receptora na zavrnoj miinoj ploi.

-Veliina EPP je smanjena; teko dolazi do depolarizacije miine membrane do dostizanja praga i izazivanja akcionog potencijala.

-Tretman sa AChE inhibitorima spreava degradaciju ACh i produava aktivnost ACh na zavrnoj miinoj ploi, to delimino kompenzuje smanjen broj receptora.

Supstanca Dejstvo Efekti na neuromuskularnu

transmisiju

Botulinus toxin

Blokira oslobaanje Ach iz presinaptikog

terminalaTotalna blokada

Curare

U kompeticiji je sa Ach za

receptore na motornoj

zavrnoj ploi

Smanjuje veliinu EPP; maksimalne doze izazivaju paralizu respiratornih

miia i smrt

Neostigmine

Inhibira

acetylcholinesterazu

Produava i poveava aktoivnost ACh na miinoj zavrnoj ploi

Hemicholinium

Blokira ponovno

preuzimanje holina u

presinaptiki zavretakPrazni depoe Ach iz presinaptikog

terminala

Ach = acetilholin; EPP = potencijal zavrne ploe.

Supstance koje utiu na neuromuskularnu transmisiju

Koraci u povezivanju ekscitacije i kontrakcije u skeletnom miiu

1.Akcioni potencijali u elijskoj membrani miia (sarkolema) iniciraju depolarizacijuT tubula.

2.Depolarizacija T tubula otvara kanale za oslobaanje Ca2+ u blizini SR, to dovodi do oslobaanja Ca2+ iz SR u intracelularnu tenost.

3.Intracelularni [Ca2+] se poveava.4.Ca2+ se vezuje za troponin C na tankom (aktinskom) filamentu, prouzrokujui

konformacionu promenu u troponinu koja pomera tropomiozin van njegovog leita, otkrivajui aktivna mesta na aktinskim nitima za koje se vezuju glavice poprenih mostova miozinskih niti. Ciklus poprenih mostova zapoinje (vidi dalje)

T tubul

Sarkolema

Cisterne SR

tubul + 2

cisterne =

TRIJADA

Prvo, ATP nije vezan za miozin, a miozin je tesno privren za aktin (A). U brzo kontrahujuem miiu, ova faza je kratka. U odsustvu ATP, ova faza je stalna (rigor mortis).ATP se zatim vezuje za miozin (B), izazivajui konformacionu promenu u miozinu koja dovodi do oslobaanja miozina od aktina.Miozin je pomeren prema plus kraju aktina (C). ATP se hidrolizira na ADP i neorganski fosfat (Pt). ADP ostaje privren za miozin.Miozin se privruje za novo mesto na aktinu (D). ADP se zatim oslobaa, vraajui miozin do A.

Ciklus se ponavlja tako dugo koliko je Ca2+ vezan za troponin C. Svaki cross-bridge ciklus pomera" miozin dalje du aktinskog filamenta

CIKLUS POPRENOG MOSTA (CROSS BRIDGE CYCLE)

aktinska nit

C

Relaksacija se javlja kada se Ca2+ ponovo akumulira u SR. IntracelularnaCa2+ koncentracija se smanjuje, Ca2+ se oslobaa od troponina C, i

tropomiozin ponovo blokira miozin-vezujua mesta na aktinu. Sve dok je intracelularna koncentracija Ca2+ niska, ciklus poprenih mostova ne moe da se

desi

intraelijski Ca

pojedinanakontrakcija

vreme

(odgovor)

Sva miina vlakna inervisana jednim nervnim vlaknom (koje se na kraju deli na vie zavrnih vlakanaca) nazivaju se motorna jedinica (3-15 vlakana).Sumacija miinih kontrakcija znai pridruivanje individualnih kontrakcija da se povea intenzitet ukupne miine kontrakcije i moe se dogoditi na dva naina:

1. poveanjem broja motornih jedinica koje istovremeno kontrahuju, to se naziva sumacija mnogostrukih vlakana i

2. poveanjem frekvencije kontrakcija to se naziva sumacija frekvencije koja moe dovesti do tetanizacije

Mechanizam tetanusa. Pojedinaan akcioni potencijal prouzrokuje oslobaanje standardne koliine Ca2+ iz SR i produkuje jedan trzaj. Meutim, Ako se mii ponovljeno stimulira sve veom frekvencijom (poveava se frekvencija kontrakcija) vie Ca2+ se oslobaa iz SR i javlja se kumulativno poveanje u intracelularnom [Ca2+], produavajui vreme trajanja ciklusa poprenog mosta. Mii se ne relaksira (tetanus).

Izometrika kontrakcija generie silu(napon) bez skraenja.

Izotonika kontrakcija predstavlja skraenje pri konstantnom naponu.

Trajanje izometrike kontrakcije ratliitih tipova miia, takoe se moe videti i latentni period izmeu akcionog potencijala (depolarizacije) i poetka miine kontrakcije

Kada je mii u svojoj normalnoj mirovnoj duini poveanje napona u toku kontrakcije je najvee (aktivni napon). Tada postoji vrlo mali napon pre kontrakcije (pasivni napon nastao zbog blagog istezanja miia) a razvija se maksimalni napon tokom kontrakcije.

Aktivni napon je proporcionalan broju formiranih poprenih mostova. Napon e biti maksimalan kada postoji maksimalno preklapanje debelih i tankih filamenata. Kada je mii istegnut na veu duinu, broj poprenih mostova je redukovan zbog manjeg preklapanja. Kada je duina miia skraena, tanki filamenti se sudaraju i napon je redukovan.

Odnos sila-brzina

-izmerena je brzina izotonike kontrakcije miia pri razliitim optereenjima (optereenje nasuprot koga se

mii mora kontrahovati).

- Brzina skraenja se smanjuje sa poveanjem optereenja.

Brza i spora miina vlakna (odnos genetski determinisan)

-Brza vlakna imaju oko dva puta vei dijametar

-Enzimi koji su odgovorni za brzo oslobadjanje energije (iz fosfagenog sistema i

sistema glikogen-mlena kiselina) su dva do tri puta aktivniji kod brzih miinih vlakana.

-Kod sporih vlakana aktivniji su enzimi koji slue za aerobno oslobadjanje energije. Ova vlakna imaju vie mitohondrija i posebno, mnogo vie mioglobina.

-Broj kapilara oko sporih miinih vlakana je mnogo vei nego oko brzih.

ODNOS BRZIH I SPORIH MIINIH VLAKAN U KVADRICEPSU RAZLIITIH SPORTISTA

Brza vlakna Spora vlakna

Maratonci 18 82

Plivai 26 74

Prosean mukarac

55 45

Dizai tegova 55 45

Sprinteri 63 37

Skakai 63 37

-imaju debele i tanke

filamente koji nisu pravilno rasporeeni u

sarkomerama; Dakle oni

izgledaju vie homogeno nego isprugano.

Vrste glatkih miia

1.Viejediniani glatki miiprisutan je u irisu, cilijarnom miiu soiva i vas deferensu.-ponaa se kao posebna motorna jedinica.-poseduje malu ili nikakvu elektrinu vezu izmeu elija.-gusto je inervisan; kontrakcija je pod nervnom kontrolom

2.Jedinini (visceralni) glatki miije najei tip i prisutan je u uterusu, gastrointestinalnom traktu, ureteru, i beici.-je spontano aktivan (spori talasi) - aktivnost se moe modulirati hormonima i neurotransmiterima. -poseduje visok stepen elektrinog povezivanja izmeu elija, i stoga omoguava koordinisanu kontrakciju organa (npr. beike).

3.Vaskularni glatki mii-ima svojstva i viejedininog i jednojedininog glatkog miia.

MEMBRANSKI I AKCIONI POTENCIJALI RAZLIITIH GLATKIH MIIA

Koraci u povezivanju mehanizma ekscitacija-kontrakcija u glatkom miiu

-Mehanizam povezivanja ekcitacije i kontrakcije je razliit od onog koji se javlja u skelenom miiu.

Depolarizacija elijske membrane otvara volta-zavisne Ca2+

kanale i Ca2+ ulazi u eliju smanjujui njegov electrochemijski gradijent,poveavajui unutarelijski [Ca2+].

Ca2+ koji je uao u eliju moe da oslobodi dodatni Ca2+

iz SR preko Ca2+-zavisnih Ca2+ kanala. Hormoni i neurotransmiteri takoe mogu direktno da oslobode Ca2+ iz SR preko inositol1,4,5-trifosfat (IP3)-zavisnih Ca2+ kanala.

Koncentracija Ca2+ u eliji raste.

-Ne postoji troponin; Ca2+ se vezuje za kalmodulin. Ca2+-kalmodulin kompleks se vezuje i aktivira

miozin kinazu lakog lanca. Kada je aktivirana, miozin kinaza lakog lanca fosforilie miozini na taj nain omoguava da se vee za aktin.

Defosforilizacija miozina dovodi do relaksacije. Ovu reakciju katalizuje enzim miozin fosfataza

Skeletni mii Glatki mii Srani mii

Izgled poprena ispruganost nema ispruganosti poprena ispruganost

Faza depolarizacije

akcionog potencijala

Ulazna struja jona Na Ulazna struja jona Na Ulazna struja jona Ca

(SA vor). Ulazna struja jona Na

(pretkomore, komore,

Purkinjeova vlakna).

Plato nema nema nema (SA vor).

ima ulazak jona Ca (pretkomore, komore,

Purkinjeova vlakna).

Trajanje akcionog

potencijala

oko 1 msec oko 10 msec 150 msec (Sa vor, pretkomore)

250-300 msec (komore,

Purkinjeova vlakna).

Povezivanje ekscitacije

i kontrakcije

Akcioni potencijal T tubuli; oslobadjanje

jona Ca iz SR

Akcioni potencijal

otvara volta zavisne kalcijumske kanale u

membrani. Hormoni i

transmiteri otvaraju

ligand (IP3) zavisne Ca

kanale u SR

Ulazna struja jona Ca

za vreme platoa i

kalcijumom usrokovano

dodatno oslobaanj Ca iz SR

molekularna osnova

kontrakcije

joni Ca se vezuju za

troponin C

Ca-kalmodulin

kompleks aktivira

miozin kinazu

joni Ca se vezuju za

troponin C

OSOBINE SKELETNOG, GLATKOG I SRANOG MIIA