VLASTNOSTI SVALU• Kontraktivita

– premena chemickej energie na mechanickú prácu - kontrakcia ako odpoveď svalového tkaniva na stimuláciu

• Excitabilita a schopnosť odpovedať– stimulované elektricky, fyzikálnymi alebo chemickými podnetmi

• Elasticita– svaly obsahujú elastické elementy, ktoré zabezpečujú ich pružnosť (návrat

do pôvodnej dĺžky)

• Roztiahnuteľnosť– sval je možné natiahnuť na dlhší, než je jeho kľudová dĺžka

• Svaly môžu len ťahať, nie tlačiť

TYPY SVALU• Kostrový sval

- priečne pruhované svalové tkanivo pod kontrolousomatického nervového systému

• Srdcový sval- špeciálne priečne pruhované svalové tkanivo pracujúce automaticky a s moduláciou autonómnym nervovým systémom

• Hladký sval- tkanivo bez priečneho pruhovania stimulované

autonómnym nervovým systémom, hormonálnealebo jednoducho natiahnutím

Kostrový sval

• upevnený ku kostiam kvôli pohybu

• niekoľko typov vlákien (rýchlosť, výdrž, únava, sila, veľkosť motorickej jednotky, štruktúra...)

• bunky - dlhé viacjadrové cylindrické – dĺžka niekoľko mm (bunka ľudského kostrového svalu), priemer typicky 100 - 150 μm

• cytoskeleton – podporuje tvar bunky

Svalové vlákno = svalová bunka• Sarkolema – membrána svalovej bunky (kostrového, srdcového a

hladkého svalu) – vedie signál

skutočná membrána (plazmatická membrána)+ vonkajší obal (tenká vrstva polysacharidov s kolagénovými vláknami), ktorý prechádza do vlákien šľachy

• Sarkoplazma - cytoplazma s organelami

• Myofibrily - cylindrické organely – kontraktilné elementy (myofilamenty) aktínové a myozínové vlákna – špecifická akonštantná dĺžka (niekoľkých μm) - organizované do opakujúcich sa podjednotiek pozdĺž myofibrily – sarkoméry

• Sarkoplazmatické retikulum s T- tubulárnym systémom – vnútorný vodivý systém

Obklopuje každý zväzok

cell

Obklopuje

každú

bunku

Fascia

sa stáva svalovým

obalom, ktorý

prechádza do šľachy

Šľacha - zväzokkolagénových

vlákien

Štruktúra kostrového svalu

KosťCieva

Svalové vlákno

bunka

Zväzok- svalový snopec

Motorická jednotka

• Svalové bunky sú izolované spojivovým tkanivom - každá musí byť stimulovaná axónommotoneurónu.

• Motorická jednotka - všetkysvalové bunky inervované týmistým motoneurónom –kontrahujú sa naraz.

• Väčšinou je v svale zmes motorických jednotiek rozličnej veľkosti.

veľké jednotky >100 buniek(najmä pomalé posturálne svaly)

malé jednotky okolo 10 buniek(presná kontrola rýchlych svalov –napr. okohybných)

miecha

telo motoneurónu

axón motoneurónu

Nervo-svalová platnička

Svalové vlákna (bunky)

Mikroskopická fotografia a schéma sarkoméry

Z-doštička Z-doštička

I-pás I-pásA-pás

Tenké vlákno

Hrubé vlákno

G-aktín G-aktín

(monomér) F-aktín (helikálny polymér) (monomér)

Schematické zobrazenie G-aktínu a F-aktínu

36 nm

Helikálne usporiadanie aktínových monomérov v F-aktíne

tropomyozín

tropomyozín aktín tropomyozín aktín

vzájomné usporiadanie aktínu vzájomné usporiadanie aktínu,

a tropomyozínu tropomyozínu a troponínového komplexu

5 nm

TnC TnT TnI

globulárna hlavica

papaín

nadzávitnicový prút

esenciálny

ľahký reťazec

regulačný

ľahký reťazec

nukleotidové väzbové miesto

väzbové miesto pre aktín

S1

S1

H3N+

H3N+

150 nm

COO--

trypsín

ťažký meromyozín - HMM ľahký meromyozín - LMM

trypsín

S2

COO--2 nm

maximálna kontrakcia sarkoméry je okolo 30%

relaxovaná

kontrahovaná

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/a/af/SlidingMyofibril.svg

Svalová kontrakcia sa deje interakciouAKTÍN-ových (tenké) a MYOZÍN-ových (hrubé) vlákien.

Tropomyozín v kľude prekrýva väzobné miesta aktínu.

tenký filament tropomyozín

troponín

myozín hrubého filamentu

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/a3/Myofilament.svg

Akčný potenciálna presynaptickejmembráne aktivuje napätím riadené Cakanály – Ca2+ influx – vezikuly s neuro-transmiterom -acetylcholín (ACh) -výlučný transmiternervo-svalovejplatničky – uvoľniaAch do synaptickejštrbiny.

Motorické vlákna (axóny motoneurónov) v motorickom nerve vedúakčné potenciály do nervo-svalovej platničky.

acetylcholín

nikotínovýACh receptor

ACh sa viaže na nikotínové receptorypostsynaptickej membrány (nervo-svalovejplatničky) svalovej bunky – aktivácia Nakanálov – depolarizácia = jednotkový platničkový potenciál - PP

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/0d/Acethylcholine_receptor.png

Sarkoplazmatické retikulum obklopuje myofibrily a obsahuje zásobuCa2+ iónov. Priečny T – tubulárny systém je cestou pre akčný

potenciál, aby sa tento dostal na sarkoplazmatické retikulum.

Akčný potenciálna T – tubuloch asarkoplazmatickomretikule aktivujenapätím riadenéCa kanály na týchtoštruktúrach – uvoľnenie (prienik) – influx Ca2+

do intracelulárnehopriestoru svalového vlákna

Ca2+ – je iniciátorsvalovej kontrakcie

sarkolema

terminálne cisterny

T - tubuly

sarkoplazmatické retikulum

mitochondria

myofibrily

A-pás

I-pás

Z línia

jadro

Membrána T-tubulu

Membrána sarkoplaz.

retikula

Uvoľnenie Ca iónov

Akčný potenciál

Proteín citlivý na potenciál Depolarizovaná membrána T-tubula

Membrána

Myofibrila

Ca kanál

T-tubuly sformované z

preliačenia plazmatickej membrány

Sarkoplazmatické retikulum

Ca2+ sa viaže na troponín, mení sa tvar (konformácia)tropomyozínu, ktorý odkryje väzobné miesta

na aktíne aktínového vlákna.

Svalová kontrakcia vyžaduje aj ATP.

Kým je Ca2+ a ATP prítomné (pri aktíne a myozíne),cyklus : väzba s aktínom, ohnutie, uvoľnenie a vyrovnanie myozínových hláv pokračuje (kontrakcia).

Ca2+ je neustále „pumpované“ (Ca pumpou – ATP-ázou)nazad do sarkoplazmatického retikula (a T-tubulov).

Ca2+ koncentrácia sa udržuje vysoká jeho uvoľňovaním zo sarkoplazmatického retikula ďalšími akčnými potenciálmi.

Bez Ca2+ sa tropomyozín vráti do tvaru (konformácie),ktorý blokuje väzbové miesta aktínového vlákna –zastavenie kontrakcie.

Keďže je ATP nevyhnutné na uvoľnenie väzby aktínu amyozínu – bez ATP : RIGOR MORTIS.

glukóza g lukóza

laktát

A T P

g lukóza

glukózaERYT RO CYT

PECEN

py ru vátlaktá t

NA D H2

NA D+

PRA CU J ÚCI S VA L

G lykogén

laktá t

py ru vát

N AD H 2

NA D+

LD

GL UK O-

NE OGE NÉ ZA

G lykogén

laktát

laktá t

py ruvát

CO2

K r e b s

M YO KA RD

KRVN É RIECISK O

Coriho cyklus

Regulácia metabolizmu glykogénu v kostrovom svale

Glykogén

glukóza-1- P

glykogénfosforylázaglykogénsyntáza

glukóza-6-P

+ glukóza-6-P-

-ATP

+AMP, Ca2+

Regulácia metabolizmu glykogénu v kostrovom svale

P

glykogénfosforyláza b

H2OH3PO4

PP-1

fosforyláza kináza

P

ATP ADP

aktívna

adrenalínZáťaž

cAMP

PKA

Glykogén

glukóza-1-P

glykogénfosforyláza a

H3PO4

glukóza-6-PCO2 + H2O+ ATP

Ca2+

Ca2+ zo sarkoplazmatického retikula

Nervový impulz

Kontrakcia svalu

ATP ADP

AMP

adenylátkinaza

myozínATP-áza

alosterickáaktivácia

+

inzulín

adrenalín elektrická stimulácia

receptor vápnikový kanál

adenylátcykláza

ATP cAMP

G proteín

4 cAMP

kalmodulín

inhibovaný holoenzým R2C2 katalyticky aktívna

proteínkináza A proteínkináza

ADP ATP

regulačné podjednotky

neaktívna

Pi

aktívna

myozín: myozín:

ľahký reťazec myozínu ľahký reťazec myozínu

Pi

α

+

fosfatáza

GTP

GDP

C CR R

R

kináza ľahkého

reťazca myozínu

CR C

R

P

Ca2+

CaM

P

fosfatáza

Ca2+

CaM

Ca2+

Ca2+

vápniková

pumpa

CaM

kináza ľahkého

reťazca myozínu

kináza ľahkého

reťazca myozínu

relaxácia kontrakciaH2O

H2O

α

β

γ