Destek ve Hareket Sistemi
Destek ve hareket sistemi gelişmiş hayvanlar bulunan bir sistemdir. Hayvanda destek ve hareket ile insandaki destek ve hareket sistemi incelenecektir.
Hareket, tüm hayvanların ortak özelliğidir. Bir hayvan; besin bulma, tehlikelerden kaçma, eş bulma gibi nedenlerden dolayı etrafını çevreleyen su ya da havada hareket etmek durumundadır. Hayvanların çoğu bu olayı yer değiştirme şeklinde gerçekleştirir. Hayvanlarda yer değiştirme; yüzme, uçma, koşma, yürüme, sürünme şeklinde olmaktadır. Yer değiştirmenin her türünde hayvan hareketini engelleyen yerçekimi ve sürtünme kuvvetlerine karşı enerji harcanması gerekir. Bu enerji miktarları; yer değiştirme hareket çeşidine ve hayvanın vücut kütlesine göre farklılık gösterir.
Hayvanlarda yer değiştirme hareketleri; iskelet ve kas sistemlerinin birlikte çalışması ile gerçekleşir.
Hayvanlarda İskelet Sistemi
Hayvanlarda iskelet; destek, koruma görevinin yanı sıra kaslarla beraber hareketi sağlar. Bu canlılarda üç tip iskelet görülür:
1. Hidrostatik İskelet
Hidrostatik iskelet; hidra, yuvarlak, yassı ve halkalı solucanlarda gözlenir. Bu canlılarda iskelet kapalı bir vücut boşluğunda basınç altında tutulan sıvıdan oluşur.
Toprak solucanında sölom sıvısı hidrostatik iskelet görevini yapar. Solom boşluğu solucanın segmentleri arasında yer alan parçalarla bölünmüş durumdadır. Toprak solucanı halkasal ve uzunlamasına yer alan kasları birlikte kullanarak segmentlerinin şeklini değiştirebilir. Bu kaslar baştan kuyruğa doğru ilerleyen, ritmik kasılma dalgalarıyla canlının hareketini sağlar.
2. Dış İskelet
Omurgasızlardan eklembacaklılarda ve yumuşakçalarda dış iskelet bulunur.
Eklembacaklılarda (çekirge) eklemli dış iskelet; epidermis tarafından salgılanan, polisakkarit yapılı kitinden oluşur. Bu yapı vücudun büyümesine engel olduğundan zaman zaman değiştirilir.
Yumuşakçalarda (salyangoz ve midye) kalsiyum tuzları ve organik bileşiklerden oluşan sert bir dış iskelet vardır.
Dış iskeletin başlıca özellikleri şunlardır:
- Üzerinde canlı doku bulunmaz.
- Embriyonun ektoderm tabakasından oluşur.
- Kaslar iskeletin iç yüzeyine bağlanır.
- Vücudu dış etkilerden koruyup desteklik sağlar.
- Karada yaşayan organizmalarda fazla su kaybını engellemede rol oynar.
3. İç İskelet
Omurgasızlardan süngerler, derisi dikenlilerde ve omurgalıların tüm bireylerinde iç iskelet bulunur.
Süngerlerin hücrelerinde kalsiyum karbonat, silis gibi inorganik veya spongin gibi organik bir maddeden oluşan, desteklik sağlayan iskelet iğneleri vardır.
Derisi dikenlilerde (denizkestanesi), birbirine eklemle bağlanan kalsiyum karbonat ve magnezyum karbonat yapılı plakalardan oluşan bir iç iskelet bulunur.
Kordalılar; kıkırdak ve kemikten oluşmuş iç iskeletlere sahiptirler.
En basit ilkel kordalı Amphioxus’un sırt tarafında uzanan notokort (sırt ipi) adı verilen iskeletleri bulunur.
Omurgalı hayvanlardan köpek balıklarında iç iskelet bütün hayat boyu kemikleşmeden kıkırdak olarak kalır. Diğer omurgalılarda ise; embriyo döneminde kıkırdak dokudan oluşan iç iskelet, daha sonra kemik dokuya dönüşür.
Kuşlarda uçmayı kolaylaştırmak için iskelet tipinde farklılaşmalar meydana gelmiştir. Omurganın boyun ve kuyruk bölümü omurları hareketli, diğerleri ise birbirine kaynaştığından hareketsizdir. Ön üyeler, uçma organı olan kanatlara dönüşmüştür. Uzun kemiklerinin içleri boştur ve akciğerlere bağlı hava keseleri buraya uzanır. Hava keseleri sayesinde vücut ağırlığı azalır ve uçma kolaylaşır.
İç iskeletin başlıca özellikleri şunlardır:
- Üzerinde çeşitli vücut örtüleri bulunur.
- Embriyonun mezoderm tabakasından oluşur.
- Kaslar iskeletin dış yüzeyine bağlanır.
- Desteklik ve hareketi sağlar.
İnsanlarda destek ve hareket sistemi, dik durmayı ve aktif hareket etmeyi sağlar. Hareket, kas ve kemiğin birlikte çalışması ile gerçekleşir. İnsanlarda iskelet, kemik ve kıkırdak dokudan oluşmaktadır.
Kıkırdak Doku
Sadece omurgalı hayvanlarda bulunan oldukça sert ve esnek bir dokudur. Kıkırdak doku hücrelerine kondrosit, ara maddelerine kondrln denir. Büyük çekirdekli ve küreye benzer şekilli hücreleri çoğunlukla kapsül içindedir. Kapsül içerisinde bir veya birkaç kıkırdak hücresi bulunur.
Kıkırdak hücreleri arasında kan damarları ve sinirler bulunmaz. Besin ve oksijen bu dokuyu çevreleyen bağ dokudaki kan damarlarından difüzyonla sağlanır. Atıklarda aynı yolla kan damarlarına verilir.
Tüm omurgalıların embriyo döneminde, iskelet görevini kıkırdak doku yapar. Bu canlıların erginlerinde kıkırdak doku yerini kemik dokuya bırakır. Buna karşılık; burun, kulaklar, soluk borusu halkaları, kaburga uçları ve eklemlerde kıkırdak dokusu korunmuştur. Köpek balığı ve vatoz balığı erginlerinde de iskelet kıkırdak dokudan oluşur.
1. Hiyalin Kıkırdak
Hücre ara maddesi şeffaf ve homojen olup, kollagen lifler içerir. Omurgalı hayvanların embriyoları ile kıkırdaklı balıkların erginlerindeki iskelet hiyalin kıkırdaktan oluşur. Bükülmez ve dayanıklı bir yapıya sahiptir. Ergin memelilerde kaburga uçları, bronş, soluk borusu, burun ve eklem yüzeyinde bulunur.
2. Elastiki Kıkırdak
Hücre ara maddesi elastik lif içerir. Bükülebilir özelliktedir. Kulak yolu, kulak kepçesi, östaki borusu ve gırtlakta bulunur.
3. Fibröz (Lifli) Kıkırdak
Hücre ara maddesinde bolca kollagen lif içerir. Basınca ve çekilmeye karşı dayanıklıdır. Bazı eklemlerde ve omurlar arası disklerde bulunur.
Kemik Doku
Omurgalı hayvanlarda en gelişmiş bağ ve destek dokusudur. Kalsiyum tuzlarının birikmesi sonucunda oluşan sert ara maddesi ile diğer bağ doku çeşitlerinden farklıdır. Vücuda destek olma, kaslara bağlanma yüzeyi oluşturarak hareketi sağlama, iç organları koruma, kan yapımı ve bazı mineralleri depolama kemik dokunun görevlerindendir.
Kemik doku hücrelerine osteosit, ara maddesine osein denir. Kemik hücreleri yıldız şeklindedir ve lakün denilen boşluklarda yer alır. Sitoplâzmik uzantılarla birbirine bağlanır. Ara madde inorganik ve organik maddelerden oluşur. Ara maddenin organik kısmını kemik hücrelerinin salgıladığı protein ve kollagen lifler meydana getirir. İnorganik kısmını ise başta kalsiyum, fosfat olmak üzere kalsiyum karbonat, magnezyum fosfat, kalsiyum florür ve potasyum gibi mineraller oluşturur. Kemiklerin dış yüzeyini periost (kemik zarı) denilen ince bir zar örter. Periost, kemiğin enine büyümesi ve onarımını sağlar.
Yaşlılıkta inorganik maddelerin kemiklerdeki oranı arttığı için, kemiklerin sertliği ve kırılganlığı artar.
Kemik doku; sert (sıkı) kemik dokusu ve süngerimsi kemik doku olmak üzere ikiye ayrılır.
1. Sert (Sıkı) Kemik Doku
Uzun kemiklerin gövde kısmı, kemik başlarındaki süngerimsi kemik dokunun üzeri, kısa ve yassı kemiklerin dış yüzeyi sert kemik dokudan oluşur. Kemik hücreleri sitoplazmik uzantılarla birbirine bağlanmış ve halkalar şeklinde dizilmişlerdir. Lamelli yapıda denilen halkaların ortasında boyuna uzanan kanallara havers kanalı, havers kanallarını birbirine bağlayan yan kanallara da volkman kanalı denir. Bu kanallar içinde kemik dokuya ait kan damarları ve sinirler bulunur. Hücreler sitoplazmik uzantılarla bu kanallardan besin ve oksijen sağlarken, atık maddeleri de kana verir.
2. Süngerimsi Kemik Doku
Uzun kemiklerin uç kısmı, yassı ve kısa kemiklerin iç kısmı süngerimsi kemik dokudan oluşmuştur. Gözenekli yapıda olup, gözeneklerin içinde kırmızı kemik iliği yer alır. Kırmızı kemik iliğinde kan hücreleri üretilir.
Süngerimsi kemik dokuda havers ve volkman kanalları yer almaz.
İnsanda Kemik Yapısı ve Çeşitleri
Destek ve hareket sistemi içerisinde kemikler çok önemli bir yapıyı oluşturur.
1. Uzun Kemikler
Boyu eninden fazla olan kemiklerdir. Kol ve bacaklarda bulunan bu kemiklerin şişkin olan uç kısımlarına kemik başı, silindir şeklindeki kısmına da kemik gövdesi adı verilir. Uzun kemiklerin baş kısmının ortası süngerimsi kemik doku, bu dokunun üzeri ve kemiğin gövdesi sert dokudan oluşur. Kemik gövdesinin orta kısmında sarı kemik iliği yer alır.
Uzun kemiğin dış kısmını periost (kemik zarı) sarar. Uzun kemiklerin baş kısmıyla gövdesi arasında yer alan ve epifiz plağı denilen kemik dokuya dönüşünceye kadar boyuna uzamayı sağlar.
Sarı kemik iliği yalnızca uzun kemiklerde bulunur.
2. Kısa Kemik
Boyu enine eşit olan kemiklerdir. El ve ayak bilek kemikleri, kısa kemiklere örnektir. Kısa kemikler dıştan periost ile çevrilidir. Periostun altında sert kemik, ortada süngerimsi kemik bulunur.
3. Yassı Kemik
Kalınlığı, uzunluğundan ve genişliğinden çok daha az olan kemiklerdir. Göğüs kemiği, kaburgalar, kürek kemikleri, kafatası kemikleri, kalça kemiği yassı kemiklere örnektir. Yapı bakımından kısa kemiklerle benzerlik gösterirler.
4. Düzensiz Şekilli Kemikler
Omurlar ve bazı yüz kemiklerinde görüldüğü gibi, değişik şekillerde olan ve çoğunlukla diğer birkaç kemikle bağlantı kuran kemiklerdir. Yapı bakımından kısa ve yassı kemiklere benzerlik gösterir.
Kemik dokunun yapısını etkileyen faktörler
Kemik dokunun oluşumunda etkili olan faktörler; hormonlar, mineraller, vitaminler, genetik özellikler ve dengeli beslenmedir.
Hipofiz bezinden salgılanan büyüme hormonu, tiroit bezinden salgılanan tiroksin hormonu kemik gelişimini sağlar. Tiroit bezinden salgılanan kalsitonin ve paratiroit bezinden salgılanan parathormon, kanda kalsiyum miktarını ayarlayarak kemik gelişiminde etkili olan hormonlardır.
Kemiğin sertleşmesi için kalsiyum, fosfor, magnezyum ve potasyum mineralleri gereklidir.
Kemik oluşumunda A, C ve D vitaminleri önemlidir. A vitamini eksikliğinde kemik büyümesinde yavaşlama, C vitamini eksikliğinde kemiklerde zayıflama ve kırılma, D vitamini eksikliğinde ise kemiklerde yumuşama ve eğilme ortaya çıkar. D vitamini eksikliği sonucunda çocuklarda raşitizm, yetişkinlerde osteomalazi denilen hastalıklar oluşur. D vitamini kalsiyum ve fosfatın kemiklerde birikmesini sağlar. Yaşlanma, genetik faktörler, D vitamini ve kalsiyum gibi minerallerin eksikliği sonucunda kemik dokusunda ara madde azalır. Kemik doku delikli (por) bir görünüm alır. Bu hastalığa osteoporoz adı verilir.
İnsanda İskelet Yapısı
İnsan iskeleti yaklaşık 206 kemikten oluşmuştur. İskelet temel olarak; baş, gövde, üyeler olmak üzere üç kısımda incelenir.
1. Baş İskeleti
Baş, kafatası ve yüz iskeletinden meydana gelmiştir.
2. Gövde İskeleti
Gövde iskeleti; omurga (33), kaburga kemikleri (24), göğüs kemiği (1), omuz kemeri (4) ve kalça kemeri (3) olmak üzere 65 kemikten oluşur.
Omurga boyundan kuyruk sokumuna kadar uzanan 33 omurun üst üste gelerek (S) şeklinde meydana getirdiği yapıdır. Omurga; omuriliği korur, vücudun dik durmasını sağlar ve kaburgalara bağlanma yeri oluşturur. Bu yapı; boyun (7), sırt (12), bel (5), sağrı (5) ve kuyruk sokumu (4) olmak üzere 5 bölüme ayrılır.
Boyun bölgesindeki omurların birincisine atlas, İkincisine de eksen adı verilir. Atlas kemiği kafatasına bağlıdır. Eksendeki bir çıkıntı atlas içine girmiştir. Böylece başın hareketi kolaylaşır.
Göğüs kemiği; yassı kemik olup kaburgaların bir kısmı bu yapı ile bağlantılıdır.
Kaburga kemikleri; on iki çifttir. İlk yedi çifti göğüs kemiği ile doğrudan bağlanır. 8., 9. ve 10. çift kaburga kemikleri birbirleri ile birleşerek 7. kaburgaya bağlanır. Kaburga kemiklerinden son iki çiftin ön uçları serbesttir. Bunlara yüzücü kaburgalar adı verilir.
Omuz kemeri; önde iki tane köprücük ve arkada iki tane kürek kemiğinden meydana gelir. Kalça kemeri; kalça, oturga ve çatı kemiklerinden oluşur.
3. Üyeler İskeleti
Omuz kemeri ve kalça kemeri ile vücuda bağlanan kemikler üyeler iskeletini oluşturur.
Kollar; pazı (1), ön kol (1), dirsek (1), bilek (8), tarak (5), parmak (14) kemiklerinden meydana gelir.
Bacaklar; uyluk (1), diz kapağı (1), kaval (1), baldır (1), bilek (7), tarak (5), parmak (14) kemiklerinden meydana gelir.
Eklemler
İki ya da daha fazla kemiğin bağlantı noktasına eklem denir. Eklemler bağlantının hareket derecesine göre üç gruba ayrılır:
1. Oynamaz Eklemler
Kemikler birbirine çok sıkı bir şekilde bağlanmıştır. Bu tür eklemlerde; eklem kapsülü ve eklem sıvısı yoktur. Hareketsiz olan bu eklemler, kafatası ve yüzdeki (alt çene kemiği hariç) kemikler arasında görülür.
2. Yarı Oynar Eklemler
Hareketleri sınırlı olan bu eklemlerin eklem yüzleri kıkırdakla örtülüdür. Yarı oynar eklemlerde eklem boşluğu bulunmaz. Boyun ve bel omurlar arasında yarı oynar eklem bulunur. Omur kemikleri birbirine kıkırdaktan oluşan diskler ile bağlanmıştır. Aynı zamanda ligament denilen eklem bağları da omurların birbirine bağlanmasında rol oynar. Yarı oynar eklemlere diğer bir örnek kaburgaların göğüs kemiğiyle yaptığı eklemdir.
3. Oynar Eklemler
Dirsek, diz, omuz, kalça, el ve ayak bilekleri gibi iki kemiğin serbestçe hareket etmeye ihtiyaç gösterdikleri yerlerde bulunur. Bu eklemlerde kemiklerden birinin çıkıntısı diğerinin girintisine uyum gösterir. Eklemi oluşturan kemik uçları, bağ dokudan oluşan eklem kapsülü ile çevrilmiştir. Bu kapsülün iç yüzeyi sinovial zar denilen ince zar ile örtülmüştür. Sinovial zarın salgıladığı eklem sıvısı (sinovial sıvı) eklem boşluğunda toplanarak eklem uçlarının kayganlığını sağlar. Kemiklerin ucunu örten eklem kıkırdağı, sinovial sıvı ile birlikte eklem yüzeyinde aşınmayı engeller. Eklemleri oluşturan kemikler, ligamentler ve kaslarla bir arada tutulur.
Kas Sistemi
İnsanlarda hareket, kemiklerle birlikte kasların kasılmasıyla meydana gelir. Kaslar vücut şeklinin korunmasında ve desteklenmesinde de görev yaparlar. Dolaşım, sindirim, üriner sistemi oluşturan organlar kaslardan oluşmuştur.
Kas doku zarlarına sarkolemma, sitoplâzmalarına sarkoplazma denir. Kas hücrelerinin sitoplâzmasında miyofibril denilen telcikler bulunur. Kasılıp gevşeme özelliğine sahip bu miyofibriller, aktin ve miyozin proteinlerinden meydana gelir. Aktin, ince olduğu için ışığı az kırar ve açık renkli görünür. Miyozin ise kalın olduğu için ışığı çok kırar ve koyu renkli görünür.
Kaslar enerjinin en yoğun üretildiği ve harcandığı yerlerdir. Bu yüzden kaslarda mitokondri sayısı fazladır.
Kas dokuda rejenerasyona çok az rastlanır.
Kas doku; yapı ve çalışmalarına göre düz kas, çizgili kas ve kalp kası olmak üzere üçe ayrılır:
1. Düz Kas
Hücreleri ince, uzun mekik şeklindedir. Hücreleri tek çekirdeklidir ve çekirdek hücrenin ortasında bulunur. Hücreleri bir araya gelerek kas demetlerini oluştururlar.
Omurgalı hayvanlarda; sindirim sistemi duvarı, idrar kesesi, kan damarları ve diğer iç organlarda bulunur. Eklembacaklılar hariç, diğer omurgasız hayvanlarda hareketi düz kaslar sağlar.
Otonom sinir sistemi kontrolünde çalışırlar yani kasılmaları istemsizdir. Yavaş ve ritmik olarak uzun süre çalışırlar.
Yapacakları görevlere göre organların yapısında halkasal, uzunlamasına ve çapraz şekillerde bulunabilirler. Düz kasların miyofibrilleri boyuna uzanırlar ve enine bantlaşmalar göstermezler. Miyoglobin içermediğinden dolayı beyaz renklidirler.
2. Çizgili Kas
Uzun silindir şeklindeki hücrelerden meydana gelir. Destek ve hareket sistemi için vaçgeçilmez kaslardır. Hücreler arası zarları eridiğinden dolayı çizgili kas lifleri çok çekirdeklidir. Çekirdekler hücrenin kenar kısımlarında bulunur. Somatik sinir sistemi kontrolünde çalışırlar. Yani kasılmaları istemlidir. Hareketleri hızlı ve kısa sürelidir. Çabuk yorulurlar.
Çoğunlukla iskelet sistemine bağlı olduklarından iskelet kasları olarak da adlandırılırlar. Miyofibrilleri mikroskopta açık ve koyu bantlar şeklinde görüldüğün
den enine bantlaşma gösterirler. Çizgili kaslar oksijenli solunum için gerekli oksijeni tutan miyoglobin bulundururlar. Miyoglobin demir içerdiği için çizgili kaslar kırmızı renklidir.
Çizgili kaslarda, diğer kaslardan farklı olarak oksijen yetersizliğinde laktik asit fermantasyonu ile enerji elde edilir.
3.Kalp Kası
Kalp kası, çizgili kaslardan oluşmalarına rağmen otonom sinir sistemine bağlı olduklarından düz kaslar gibi istem dışı kasılıp gevşerler.
Kalp kası hücreleri dallanmalar gösterir. Hücrelerin uç kısımları ara diskler olarak adlandırılan ve kalp atımları sırasında elektriksel uyarıyı hücreden hücreye aktarmayı sağlayan yapılarla birleşmiştir.
Sürekli çalıştıklarından dolayı oksijen gereksinimleri çok fazladır. Bu nedenle her hücreyi 3-4 kılcal damar besler. Hızlı, ritmik kasılır ve yorulmazlar.
Çizgili Kasın Kasılma Mekanizması
Bir kas telinin uyarılması için gerekli minimum uyarı şiddetine eşik şiddeti denir. Kas teli eşik şiddetinden daha düşük uyarılara cevap vermezken, eşik şiddeti veya ondan daha yüksek değerlerdeki uyarılara da aynı şiddetle cevap verir. Bu olaya ya hep ya hiç kuralı denir.
Bir kas teli “ya hep ya hiç kuralına” uygun olarak kasılıp gevşeme gösterir. Ancak birçok kas telinden oluşan kas demetinde “ya hep ya hiç kuralı” geçerli değildir. Çünkü kas demetini oluşturan her kas telinin uyarılma şiddeti aynı değildir.
Bir kasın kasılıp gevşemesi sonrasında tekrar eski halini almasına kas sarsı ya da kasıl sarsılma denir. Uyarılan bir kasın kasılıp gevşemesi üç evrede gerçekleşir.
1. Gizli Evre: Kasın uyarılması ile kasın kasılmaya başlaması arasında geçen süredir.
2. Kasılma Evresi: Kasılmanın başlaması ile gevşemenin başlaması arasında geçen süredir.
3. Gevşeme Evresi: Kasın gevşeyerek tekrar başlangıçtaki durumuna geldiği evredir.
Kaslar kasılıp - gevşemeyi tamamladıktan sonra yeniden uyarılıncaya kadar geçen evrede dinlenirler.
Kaslarda hem kasılma hem de gevşeme evrelerinde ATP kullanılır.
Bireylerin bilinci yerinde olduğu sürece çizgili kaslar hiçbir zaman hareketsiz ve gevşemiş olarak kalamazlar. Dinlenme anında bile hafif kasılı durumda olurlar. Bu olaya tonus denir. Bayılma durumunda tonus ortadan kalkar. Tonus, uyarılara çabuk cevap verilmesini sağlar.
Eğer kaslara uyarılar, gevşemeye fırsat kalmadan peş peşe verilirse, kas kasılı durumda kalır. Bu durum fizyolojik tetanos olarak adlandırılır.
Bir çizgili kas demeti uzun, silindirik biçiminde kas tellerinden oluşur. Bir kas teli birçok telcikten, bu telciklerde protein ipliklerinden meydana gelmişlerdir.
Bir kas telciği (miyofibril) mikroskopta incelendiğinde açık ve koyu renkli bantlar görülür. Bu bantlar aktin ve miyozin adı verilen iki farklı proteinin ışığı farklı oranda kırması ile oluşur. İnce olan aktin proteini ışığı az kırar ve açık renkte görünür. Açık renkli görülen bu bölgeye izotrop bölge ya da I bandı denir. Işığı çok kıran miyozin proteinlerinin bulunduğu bölge ise anizotrop bölge ya da A bandı olarak isimlendirilir. A bandının ortasında açık renkli görülen şerit şeklindeki kısım H bandıdır. I bandının arasında Z çizgileri vardır. İki Z çizgisi arasında kalan kasın kasılma birimine sarkomer adı verilir. Bu bantlaşma kas telciği boyunca devam eder.
İskelet kaslarının kasılma mekanizması “Huxley’in kayan iplikler modeli” ile açıklanır. Bu modele göre kasılma, aktin ipliklerinin miyozin içerisinde kayması ile gerçekleşir. Aktin ve miyozin iplikleri arasında oluşan çekim kuvvetleri ve ara köprüler böyle bir kaymanın nedenidir.
Kasılma sırasında gerçekleşen olaylar şunlardır:
- Z çizgileri birbirine yaklaşır.
- Sarkomerin boyu kısalır.
- I bandının boyu kısalır.
- Aktin ve miyozin ipliklerinin boyu değişmez.
- A bandının boyu değişmez.
- H bandı kaybolur.
- Kasın boyu kısalır, genişliği artar.
- Kasın hacmi değişmez.
Gevşeme sırasında gerçekleşen olaylar şunlardır:
- Z çizgileri birbirinden uzaklaşır.
- Sarkomerin boyu uzar.
- I bandının boyu uzar.
- Aktin ve miyozin ipliklerinin boyu değişmez.
- A bandının boyu değişmez.
- H bandı ortaya çıkar.
- Kasın boyu uzar, genişliği azalır.
- Kasın hacmi değişmez.
Kas Kasılmasının Kimyasal İşleyişi
İnsan vücudunda iskelet kasları somatik sinir sistemine, düz kaslar ve kalp kası otonom sinir sistemine bağlı olarak çalışır. Düz kas hücrelerinin bir kısmı sinir hücreleri ile bağlantılıdır. Diğer hücrelere uyartılar, bu hücrelerden aktarılır. Buna karşılık çizgili kas hücrelerinin hepsi bir veya birkaç noktadan sinir uçları ile bağlantılıdır. Çizgili kasların düz kaslara oranla daha hızlı çalışmasının nedeni budur.
Somatik sinirler iskelet kaslarında birçok kollara ayrılarak sonlanır. Beyinden gelen impulslar akson ucuna gelince sinaptik keselerin asetilkolin, noradrenalin gibi kimyasal maddelerin salgılanmasına neden olur. Bu kimyasal maddeler kas hücresinin zarında elektriksel değişime neden olur. Zarın sodyum iyonlarına olan geçirgenliği artar. Bu değişiklik sonucunda kas hücrelerindeki sarkoplazmik retikulumdan kalsiyum iyonlarının salgılanmasını sağlar. Kalsiyum iyonları aktin ve miyozin iplikleri arasına yayılır. Kalsiyum iyonları miyozin iplikleri üzerindeki ATPaz enzimini aktif hale getirir. Aktifleşen enzim ATP'yi ADP ve fosfata hidroliz ederek enerji açığa çıkmasını sağlar. Açığa çıkan bu enerji aktin ve miyozin ipliklerinin birbiri arasında kaymasına yol açar. Kalsiyum iyonları aktif taşımayla yeniden sarkoplazmik retikulumlara geçtikten sonra kas gevşer.
Çizgili kas liflerinin tümünde sitoplâzmada kalsiyum iyonlarının kalma süreleri eşit değildir. Kasılma sürelerine göre, kas lifleri hızlı ve yavaş lifler olarak ikiye ayrılır. Hızlı kas lifleri; kısa, hızlı ve güçlü kasılmalar için kullanılırlar. Yavaş kas lifleri; uzun süreli kasılı kalan kaslarda bulunur. Yavaş kas liflerinde endoplazmik retikulum sayısı azdır. Bu nedenle kalsiyum iyonları sitoplâzmada daha uzun süre kalır. Ayrıca, yavaş kas liflerinde çok sayıda mitokondri ve oksijen depolayıcı miyoglobin proteinleri yer alır.
Kasılma sırasında gerekli enerji kas hücrelerinde bulunan ATP'den elde edilir.
ATP → ADP + Pi + Enerji
Kas kasılması sırasında ATP çok çabuk harcandığı için yeniden sentezlenmesi gerekir. ATP, gerekli enerjiyi ancak 0,5 saniye kadar süre ile karşılayabilir.
Kasılma sırasında harcanan ATP’nin en kısa yoldan sentezi için kreatin fosfat molekülü kullanılır. Bu molekül sadece çizgili kas hücrelerinde kullanılır.
Kasılma sırasında; ATP enerjisi kullanılıp bitince, kreatin fosfat hidroliz olarak, fosfatını ADP'ye aktarır. Böyle- ce ATP yeniden ve hızlı şekilde elde edilmiş olur.
Kreatin Fosfat + ADP → ATP + Kreatin
Dinlenme sırasında; kreatin molekülü ATP'den bir fosfat alarak kreatin fosfat haline gelir.
ATP + Kreatin → ADP + Kreatin Fosfat
Yoğun kas çalışmalarında enerji gereksinimi fazla olacağından, glikojen glikoza çevrilir ve glikozlardan oksijenli solunumla enerji elde edilir.
C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + net 38ATP
Kaslarda yeterli oksijen bulunmadığı zaman oksijensiz solunumla (laktik asit fermantasyonu) enerji elde edilir. Bu durumda oksijenli solunuma göre daha az enerji elde edilir.
C6H12O6 → 2 Laktik Asit + net 2ATP
Kaslarda biriken laktik asit yorgunluğa neden olur. Dinlenme sırasında kaslara yeterli miktarda oksijen gelmesiyle laktik asidin bir kısmı pirüvik aside dönüşerek oksijenli solunumla yıkılır ve ortaya çıkan enerji ile ATP sentezlenir. Geri kalan laktik asit ise karaciğerde glikoza dönüşür.
Kasların çalışması sırasında enerji elde etmek için sırasıyla; ATP, kreatin fosfat, glikoz, glikojen molekülleri kullanılır.
Kas - İskelet İlişkisi
İskelet kaslarının kemiklere tutunmasını sağlayan bağ dokudan oluşmuş yapılara kas kirişi veya tendon denir, iskelet kasları bir taraftan az hareketli bir kemiğe bağlanır. Buraya başlangıç noktası denir. Diğer taraftan ise hareketli bir ekleme bağlanır. Burası da sonlanış noktası olarak adlandırılır.
İskelet kasları çoğunlukla çiftler halinde çalışırlar. Kol ve bacakların bükülme hareketleri, birbirine zıt çalışan kaslar sayesinde gerçekleşir. Bu kaslara antagonist kaslar denir. Örneğin; kolumuzu hareket ettiren iki kastan biri bükücü kas adını alır ve kolun vücuda yaklaşmasını sağlar. Diğeri de açıcı kas olarak adlandırılır ve kolun vücuttan uzaklaşmasını sağlar.
Aynı anda kasılıp gevşeyerek çalışan kaslara ise sinerjist kaslar denir. Karın ve sırt kasları sinerjist kaslardır.