ÇİZGİLİ KASLARIN KASILMA MEKANİZMASI

11.  SINIF ÜNİTE, KONU, KAZANIM VE AÇIKLAMALARI

11.1.2. Destek ve Hareket Sistemi

 Anahtar Kavramlar

 eklem, kas, kemik, kıkırdak, tendon

 11.1.2.1. Destek ve hareket sisteminin yapı, görev ve işleyişini açıklar.

ÇİZGİKLİ KASLARIN KASILMA MEKANİZMASI

-Kasları kasılabilmesi için uyarılmaları gerekir.

-Kasların kasılmasını sağlayan en küçük uyarı şiddetine eşik şiddeti denir.

-Kas eşik şiddetin altındaki uyarılara tepki göstermez. Eşik şiddetin üzerindeki uyarılara ise hep aynı şiddette tepki gösterir. Buna ya hep ya hiç prensibi denir.

-Uyarılan bir kasın bir kez kasılıp gevşeyerek eski hâlini almasına kas sarsı ya da kasıl sarsılma denir.

-Kas sarsı üç aşamada gerçekleşir:

Gizli evre: Kasın uyarıldığı an ile kasılmaya başladığı an arasında geçen süredir.

Kasılma evresi: Kasılmanın başladığı an ile gevşemenin başladığı an arasında geçen süredir. Gevşeme evresi: Kasın gevşeyerek eski hâline dönmesine kadar geçen süredir.

a. Belli zaman aralıkları ile gönderilen uyarıların kasta yol açtığı normal kasılıp gevşemeleri gösterir.

b. Uyarı gönderme aralıkları kısaltıldığında, kasın gevşeyemeden tekrar kasılmasını (tam olmayan fizyolojik tetanos halini) gösterir.

c. Uyarı gönderme aralıkları kısaltıldığında, kasın kasılı durumda kalmasını (tam fizyolojik tetanos halini) gösterir.

Çizgili kaslardaki bantlaşma

- Çizgili kaslardaki bantlaşmaların sebebi, kasın yapısındaki aktin ve miyozin proteinlerinin düzenli bir şekilde dizilmiş olmalarıdır.

- Kas yapısında sadece aktin iplikçiklerin bulunduğu bölge ince yapıda olduğundan ışığı az kırar, açık renkli görünür. Bu bölgeye I bandı adı verilir.

-Miyozin ve aktin iplikçiklerin bulunduğu bölge ise ışığı çok kırar ve koyu renkli görünür. Bu bölge A bandı adını alır.

-A bandının ortasında sadece miyozin iplikçiklerin bulunduğu açık renkli görünen şerit şeklindeki kısma H bandı denir.

I bandının ortasında Z çizgisi bulunur.

İki Z çizgisi arasında kalan ve bir A bandını içeren birim sarkomer olarak adlandırılır.

-Sarkomer, kasların en küçük kasılma birimidir. Bir kas lifinde çok sayıda bulunur.

Huxley’in kayan iplikler modeline göre çizgili kasların kasılma mekanizması

- Çizgili kasların kasılma mekanizması, İngiliz bilim insanı H.E. Huxley (Haksli) tarafından ileri sürülen model ile açıklanır.

-Kasılma, kası oluşturan aktin ipliklerinin miyozin iplikler üzerinde kaymasıyla gerçekleşir.

-Kasılma sırasında gerçekleşen olaylar:

§ Z çizgileri yakınlaşır, sarkomerin boyu kısalır.

§ I bandının boyu kısalır.

§ Aktin ve miyozin ipliklerinin boyu değişmez.

§ A bandının boyu değişmez,

§ H bandı daralır.

§ Kasın boyu kısalır, genişliği artar.

§ Kasın hacim ve kütlesinde değişme olmaz.

NOT: Çizgili kaslarda kasılma olduğunda “I ve H bantları daralır” denilmesi gerekir. Her kasılmada H bandının kaybolması söz konusu değildir.

-Gevşeme sırasında gerçekleşen olaylar:

§ 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 hacim ve kütlesinde değişme olmaz.

Kas Kasılmasının Kimyasal Olarak Açıklanması

-Çizgili kasların kasılmaları beyin tarafından kontrol edilir.

-Çizgili kasın kasılmasını kontrol eden motor nöronların akson uçları çizgili kaslar ile sinaps yapar.

-Motor nöronların kas zarına bağlandığı kısma motor plak (sinir-kas sinapsı) denir.

Şekil: Çizgili kasın motor nöronları ile uyarılması

-Bir kasın uyarılarak kasılması sürecinde, sırası ile şu olaylar gerçekleşir.

1. motor uç plaklarındaki nörondan sinaptik boşluğa asetilkolin salgılanır.

2. Asetilkolin, kas hücresindeki reseptörlere bağlanır ve kas hücre zarının Na⁺ geçirgenliğini artırır.

3. Kas hücre zarından içeri giren Na⁺ iyonları, hücrede elektriksel bir değişime neden olur ve aksiyon potansiyelini başlatır.

4. Kas hücresinde oluşan depolarizasyon kas hücresi zarı boyunca yayılır. Sarkoplazmik retikulumda depolanan Ca⁺⁺ iyonları serbest kalarak aktin ve miyozin ipliklerinin arasına dağılır.

5. Ca⁺⁺ iyonunun aktin filamentine bağlanmasıyla miyozinin aktine bağlanma bölgelerini açar.

6. Miyozin başının ATPaz aktivitesi ile ATP yıkılır. Enerji yüklenmiş miyozin başı aktin üzerinde açığa çıkmış olan bağlanma bölgesine bağlanır. Aktin ipliklerİ miyozin iplikler tarafından çekilir.

7. Miyozin ile aktin filamentlerinin ATP kullanılarak birbiri üzerinde kayması ile kasılma gerçekleşir.

8. Ca⁺⁺ iyonları endoplazmik retikulumların içine aktif taşıma ile tekrar taşınır ve gevşeme gerçekleşir.

Kasılmanın enerji metabolizması

Kasların hem kasılması hem de gevşemesi sırasında enerji harcanır. Bu nedenle kas hücrelerinde mitokondri sayısı fazladır.

Bu enerji sırasıyla aşağıdaki şekilde elde edilir:

1. Enerji ilk olarak kas hücrelerinde hazır bulunan ATP molekülünden sağlanır.

2. ATP hücrede depolanmadığından çok kısa bir sürede (0,5 sn) tüketilir. Bu durumda gerekli olan enerji ilk önce dinlenme hâlindeki kas hücrelerinde sentezlenen kreatin fosfattan karşılanır. Sadece kas hücrelerinde bulunan bir enerji kaynağı olan kreatin fosfat, yapısındaki fosfatı ADP’ye vererek ATP’nin sentezlenmesini sağlar.

-Dinlenme sırasında kreatin, ATP’den bir fosfat alarak kreatin fosfat haline gelir.

3. Kas hücrelerinde depolanmış glikojen glukoza çevrilir. En kısa yoldan hızlı bir şekilde ATP üretebilmek için oluşan glukozdan laktik asit fermantasyonu ile ATP elde edilir. (Kısa bir süre)

4. Laktik asit fermantasyonuyla üretilen ATP yetersiz kalır. Ayrıca biriken laktik asitler oksijenli solunumu tetikler ve glukozlar oksijenli solunumda kullanılarak gerekli ATP üretilir.

5. Bütün bu kaynakların tükenmesi ile birlikte önce yağlar en son da proteinler enerji kaynağı olarak kullanılır.

Kas-İskelet İlişkisi

İskelet kasları kemiklere lifli bağ dokudan oluşan kas kirişleri (tendon) ile bağlanmıştır.

-İskelet kaslarının bir tarafı kemiğe bağlanırken diğer tarafı hareketli bir ekleme ya da deriye bağlanır. Kasın kemiğe bağlandığı yere başlangıç noktası, ekleme bağlandığı yere de sonlanış noktası denir.

-İskelet kasları çoğunlukla çiftler hâlinde ve zıt yönlü çalışır.

-Çift kaslardan biri kasılırken diğeri gevşer.

-Birbirine zıt çalışan bu kaslara antagonist kas denir. Kol ve bacaklardaki kaslar antagonist kaslardır. Örneğin kolun hareketini sağlayan kaslardan biri bükücü kas, diğeri de açıcı kas olarak görev yapar. Kol dirsekten büküldüğümde bükücü kas kasılır, açıcı kas gevşer. Kol açılırken de bükücü kas gevşer, açıcı kas kasılır. Bu hareketler sırasında dirsek bir kaldıracın destek noktası gibi görev yapar.

-Aynı anda kasılıp aynı anda gevşeyen kaslara sinerjist kaslar denir. Karın ve sırt kasları bu gruba girer.

Ölüm katılığı (rigor mortis)

- Kasılmış kasın ATP yetersizliği sonucu gevşeyememesidir. Çünkü ölümden sonra birkaç saat içinde mevcut ATP tükenmektedir. Bu durumda kalsiyum iyonları sarkoplazmik retikulumdan dışarıya sızmakta ve geriye pompalanıp gevşemenin olması için gerekli ATP olmadığından kaslar kasılı olarak kalmaktadır.

-Yaklaşık oda sıcaklığındaki bir insanda ölümden 3-4 saat sonra görülmeye başlar, 12 saat sonra doruk noktasına ulaşır ve 20 saat sonra ortadan kalkar. Bundan dolayı rigor mortis, adli tıpta yaklaşık ölüm saatini saptamak için kullanılmaktadır.

. Öldükten 15-20 saat sonra ise hücrelerdeki lizozomlar otoliz olayıyla kas proteinlerini parçaladığı için ölüm katılığı ortadan kalkar.

SORU 1. (2017-LYS2/BİY)

Kasılan bir iskelet kasının gevşeme sürecinde aşağıdaki olaylardan hangisi gerçekleşmez?

A) Sinir hücresinden gelen uyartının kesilmesi

B) Sinaptik yarıktaki asetilkolin miktarının azalması

C) Nöronun akson ucunun kas hücresinden ayrılması

D) Miyozin filamentinin aktin filamentinden ayrılması

E) Sarkoplazmik retikuluma Ca²⁺ iyonlarının pompalanması

SORU 2. (2016-LYS2/BİY)

İnsanda, şekilde gösterilen kolun ok yönünde hareket etmesini sağlamak için iki farklı kasta (A ve B kaslarında) ve motor sinirlerde (1 ve 2) gerçekleşen olaylar aşağıdakilerin hangisinde verilmiştir?

SORU 3. (2013 - LYS2 / BİY)

Aşağıdaki şekil, bir iskelet kasının mikroskobik yapısını göstermektedir

Kayan iplikçikler (filamentler) modeline göre,

Kasılma sırasında;

I. Sarkomerin boyunun kısalması,

II. Aktin ve miyozin iplikçiklerinin boyunun kısalması,

III. “I” bandının daralması,

Gevşeme sırasında;

IV. “A” bandının boyunun uzaması,

V. “Z” çizgilerinin birbirinden uzaklaşması,

VI. “H” bandının boyunun aynı kalması

olaylarından hangileri görülür?

A) I, II ve IV       B) I, III ve V   C) II, III ve VI

D)I, III, IV ve V    E) II, III, V ve VI

SORU 4. (2011- LYS2 / BİY)

İnsanın iskelet kası dokusunda, uzun süreli egzersizde,

I. kreatin fosfat

II. laktik asit

III. glikojen

IV. ADP

V. inorganik fosfat

moleküllerinden hangilerinin miktarında artış görülür?

A) I, II ve III     B) I, III ve IV    C) II, III ve IV

D) II, IV ve V     E) III, IV ve V

SORU 5. (2010 – LYS2 / BİYO)

Bir iskelet kasında gerçekleşen,

I. kas hücresinin endoplazmik (sarkoplazmik) retikulumundan Ca⁺⁺ iyonlarının serbest kalması,

II. miyozin ile aktin filamentlerinin ATP kullanılarak birbiri üzerinde kayması,

III. kas hücresinde oluşan depolarizasyonun kas hücresi zarı boyunca yayılması,

IV. Ca⁺⁺ iyonunun aktin filamentine bağlanmasıyla miyozinin aktine bağlanma bölgelerinin açılması,

V. motor uç plaklarındaki nörondan sinaptik boşluğa asetilkolin salınması olaylarının doğru sırası aşağıdakilerin hangisinde verilmiştir?

A) I – IV – III – V – II   B) II – V – I – III – IV C) III – V – I – II – IV    D) V – II – I – IV – III 

E) V – III – I – IV – II

SORU 6. (2007 Fen–2)

Aşağıdaki şema, insanda bir sarkomerin yapısını göstermektedir.

Kayan iplikler hipotezine göre, kasılmış bir çizgili kasın gevşemesi sırasında,

I. H bandının kısalması,

II. A bandının aynı kalması,

III. I bandının kısalması,

IV. Z çizgilerinin birbirinden uzaklaşması olaylarından hangileri görülür?

A) I ve II         B) I ve III         C) II ve III

 D) II ve IV     E) III ve IV

SORU 7. (1995 ÖYS)

Bir kas teline sinir aracılığıyla uygulanan uyarıların şiddeti ve kas telinin bu uyarılara tepkisi, aşağıdaki grafikte gösterilmiştir.

Bu grafikteki bilgilere dayanarak aşağıdakilerden hangisi söylenebilir?

A) Kasın tepkisi, uyarının şiddtiyle orantılı olarak artar.

B) Kas, eşik değerinden az olan uyarıya zayıf tepki gösterir.

C) Kas, her uyarıya tepki gösterir.

D) Kas, eşik değerindeki bir uyarıya bütün şiddetiyle tepki gösterir.

E) Kas, eşik değerindeki bir uyarıya arka arkaya tepki gösterir.

SORU 8. (1998 ÖYS)

İnsanda, çizgili kasla ilgili aşağıdaki şemada, I ve II numaralarla gösterilen geçişlerde, gerçekleşen bazı olaylar gösterilmiştir.

Bu geçişlerdeki numaralı olaylar aşağıdakilerin hangisinde doğru olarak verilmiştir?

SORU 9. (1994 ÖYS)

Kas hücrelerinde, ATP üretimi için kullanılan moleküllerden bazıları şunlardır:

I. Glukoz

II. Kreatin fosfat

III. Glikojen

Bu moleküller, aşağıdakilerin hangisinde ATP üretimi en kısa yolla sağlayandan, en uzun yolla sağlayana doğru sıralanmıştır?

A) I-II-III       B) I-III-II     C) II-I-III

D) II-III-I      E) III-I-II

SORU 10: (2021-AYT/FEN)

 İnsanda iskelet kaslarının kasılmasıyla ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi yanlıştır?

A) İskelet kaslarının kasılmasında Ca²⁺ iyonlarına gereksinim duyulur.

B) Kasılma sırasında iskelet kası hücrelerindeki aktin ve miyozin iplikçiklerinin boyu kısalır.

C) İskelet kasları enerji kaynağı olarak glikojeni kullanabilir.

D) İskelet kası hücrelerinin uyarılması motor sinirlerle gerçekleşir.

E) İskelet kaslarında kasılma sırasında sarkomerlerin boyu kısalır.

CEVAPLAR ve ÇÖZÜMLERİ

1. Kas ile nöronlar arasında doğrudan bir temas yoktur. Sinaptik boşluk vardır. Dolayısı ile hem kasılma hem de gevşeme sırasında nöronun akson ucunun kas hücresinden ayrılması veya birleşmesi söz konusu değildir.

Cevap: C

2. Kolun ok yönünde hareketi için A kası kasılmalı, B kası gevşemelidir. A kası, 1 numaralı motor nöron ile uyarılarak kasılır. Bu durumda B kası gevşemiş olması için 2 numaralı motor nöronun inhibe edilmesi gerekir. Bu durumda sırası ile kasılır-gevşer-uyarılır-inhibe olur şeklinde olmalıdır.

Cevap: A

3. Aktin miyozin iplikçiklerinin ve miyozin iplikçiklerinin oluşturduğu A bandının boyu hem kasılma hem de gevşeme sırasında değişmez. Kasılma sırasında Sarkomerin boyunun kısalır, “I” bandı daralır. Gevşeme sırasında ise

 “Z” çizgileri birbirinden uzaklaşır, “H” bandı tekrar ortaya çıkar. Cevap: B

4. Kreatin fosfat, harcandığı için azalır. Oksijen yetersizliğinde fermeantasyon gerçekleşeceği için laktik asit artar. Glukoz tükendiğinde glikojen deposu kullanılacağı için azalır. ATP yıkımı ile ADP ve inorganik fosfat oluşacağı için artar.

Cevap: D

5. Doğru sıralama; V – III – I – IV – II şeklinde olmalıdır. Cevap: E

6. Gevşeme sırasında, A bandı aynı kalır, değişmez. Z çizgileri birbirinden uzaklaşır. Ancak H bandı da uzar, tekrar görünür hal alır. I bandı ise uzar. Cevap: D

7. Tek bir kas teli olduğu için “ya hep ya hiç” prensibi geçerlidir. Buna göre, kas, eşik değerindeki bir uyarıya bütün şiddetiyle tepki gösterir. Cevap: D

8. I numaralı olayda kas gevşemektedir. Bu durumda I bandının boyu uzar. II numaralı olayda kas kasılmaktadır. Bu durumda asetil kolinin serbest hale geçer. Cevap: D

9. En kısa yoldan denildiği için sıralama, II. Kreatin fosfat- I. Glukoz- III. Glikojen şeklinde olmalıdır. Cevap: C

10. Kasılma sırasında iskelet kası hücrelerindeki aktin ve miyozin iplikçiklerinin boyu değişmez. Cevap: B