Kas Fizyolojisi: Kısa Açıklama

Dr. Gianfranco De Angelis tarafından düzenlendi

Spor salonlarında eğitmenlerin ve kişisel antrenörlerin, kasların histolojik yapısı ve fizyolojisi hakkında kaba bir bilgiye bile sahip olmadan, kas kütlesi (hipertrofi), güç artışı, dayanıklılık vb. .

Sanki biseps veya pektoralin nerede olduğunu bilmek yeterliymiş gibi, histolojik yapıyı ve hatta daha az kasların biyokimyası ve fizyolojisini görmezden gelmek yeterliymiş gibi, çok az kişi makroskopik anatomi hakkında az çok derinlemesine bilgi sahibidir. Biyoloji bilimlerinin meslekten olmayanları için bile erişilebilir.

histolojik yapı

Kas dokusu, bariz bir özellik nedeniyle diğer dokulardan (sinir, kemik, bağ) farklıdır: kasılma, yani kas dokusu büzülebilir veya uzunluğunu kısaltabilir. Nasıl kısaldığını ve hangi mekanizmalar için olduğunu görmeden önce yapısından bahsedelim. Hem histolojik hem de fonksiyonel olarak farklı üç tip kas dokusuna sahibiz: iskelet çizgili kas dokusu, düz kas dokusu ve kalp kası dokusu. Birincisi ile diğer ikisi arasındaki temel işlevsel fark, ilki irade tarafından yönetilirken diğer ikisinin iradeden bağımsız olmasıdır. Birincisi kemikleri hareket ettiren kaslar, barbell, dambıl ve makinelerle çalıştırdığımız kaslardır. İkinci tip, her gün gördüğümüz gibi, irade tarafından kontrol edilmeyen mide, bağırsak vb. kasları gibi iç organ kasları tarafından verilir.Üçüncü tip kardiyak tiptir: Kalp de kaslardan yapılmıştır, aslında kasılma yeteneğine sahiptir; özellikle kalp kası da çizgilidir, bu nedenle iskelet kasına benzer, ancak önemli bir fark, ritmik kasılması iradeden bağımsızdır.
İskelet çizgili kas, istemli motor aktivitelerden, dolayısıyla spor aktivitelerinden sorumludur. Çizgili kas, organizmanın diğer tüm yapıları ve sistemleri gibi hücrelerden oluşur; hücre, özerk yaşam yeteneğine sahip en küçük birimdir.İnsan organizmasında milyarlarca hücre vardır ve hemen hemen hepsinde çekirdek adı verilen bir merkezi kısım bulunur. sitoplazma adı verilen jelatinimsi bir madde ile çevrilidir. Kasları oluşturan hücrelere kas lifleri denir: bunlar uzunlamasına elemanlardır, kasın eksenine göre uzunlamasına düzenlenir ve bantlar halinde toplanırlar.Çizgili kas lifinin ana özellikleri üçtür:

1. Çok büyüktür, uzunluğu birkaç santimetreye ulaşabilir, çapı 10-100 mikrondur (1 mikron = 1/1000 mm.) Organizmanın diğer hücreleri, bazı istisnalar dışında, mikroskobik boyutlardadır.
2. Birçok çekirdeğe sahiptir (neredeyse tüm hücrelerde yalnızca bir tane vardır) ve bu nedenle "polinükleer sinsityum" olarak adlandırılır.
3. Enine çizgilidir, yani koyu ve açık şeritlerin bir dönüşümünü sunar. Kas lifi, sitoplazmasında lif eksenine ve dolayısıyla kas liflerine göre uzunlamasına düzenlenmiş uzamış oluşumlara sahiptir, bunları hücrenin içine yerleştirilmiş uzun kordonlar olarak kabul edebiliriz. tüm lifin çizgileri.
   Bir miyofibrili ele alalım ve üzerinde çalışalım: A bantları adı verilen koyu bantları var ve I bandının ortasında I adı verilen açık bantları, Z çizgisi adı verilen karanlık bir çizgidir. Bir Z çizgisi ile diğeri arasındaki boşluğa denir. Kasılma elemanını ve kasın en küçük fonksiyonel birimini temsil eden sarkomer; pratikte sarkomerleri kısaldığı için lif kısalır.

Şimdi miyofibrilin nasıl yapıldığını görelim, buna kasın ultrastrüktürü denir. Filamentlerden oluşur, bazıları büyük miyozin filamentleri, diğerleri ince aktin filamentleri olarak adlandırılır.Büyük olanlar ince olanlarla öyle birleşir ki A bandı büyük filament tarafından oluşturulur (bu yüzden daha koyu), bant I bunun yerine ince filamentin ağır filamente yapışmayan kısmı tarafından oluşturulur (ince filament tarafından oluşturulduğundan daha hafiftir).

kasılma mekanizması

Artık histolojik yapıyı ve üst yapıyı bildiğimize göre, kasılma mekanizmasına dair ipucu verebiliriz. Büzülmede, hafif filamentler ağır filamentler arasında akar, böylece bantların uzunluğu azalır; dolayısıyla sarkomerin uzunluğu da, yani bir Z bandı ile diğeri arasındaki mesafe azalır: bu nedenle kasılma, filamentlerin kısalması nedeniyle değil, kaydırarak sarkomerin uzunluğunu azalttıkları için gerçekleşir. Miyofibriller lifi oluşturduğundan lifin uzunluğu azalır, dolayısıyla liflerden oluşan kas kısalır.Açıkçası bu filamentlerin akması için enerjiye ihtiyaç vardır ve bu da bir madde tarafından verilir: l " ATP ( Adenozin trifosfat) organizmanın enerji para birimini oluşturur ATP, gıdanın oksidasyonundan oluşur: gıdanın sahip olduğu enerji ATP'ye geçer ve daha sonra onları akmak için filamentlere aktarır. büzülme gerçekleşir ayrıca başka bir elemente ihtiyaç vardır , Ca ++ iyonu (Kalsiyum).Kas hücresi büyük miktarda onu içeride tutar ve gerektiğinde sarkomerin kullanımına sunar. kasılma gerçekleşmelidir.

Makroskopik bir bakış açısından kas kasılması

Kasılma elemanının sarkomer olduğunu gördük, şimdi tüm kası inceleyelim ve fizyolojik açıdan ama makroskopik olarak inceleyelim.Bir kasın kasılabilmesi için elektriksel bir uyarı gelmesi gerekir: bu uyarı motordan gelir sinir, omurilikten başlayarak (doğal olarak olduğu gibi) veya rezeke edilmiş ve elektrikle uyarılmış bir motor sinirden gelebilir veya kası doğrudan elektriksel olarak uyararak gelebilir. bu noktada onu elektriksel olarak uyarıyoruz; kas kasılacak yani ağırlığı kaldırarak kısalacak; bu kasılmaya izotonik kasılma denir. Öte yandan, kası iki ucu iki sert desteğe bağlarsak, onu uyardığımızda kasın gerilimi kısalmadan artacaktır: buna izometrik kasılma denir. Pratikte halteri yerden alıp kaldırırsak bu izotonik bir kasılma olacaktır; çok ağır bir yük ile yüklersek ve kaldırmaya çalışırken kasları maksimuma kadar kasarken hareket etmezsek buna izometrik kasılma denir. İzotonik kasılmada mekanik iş yaptık (iş = kuvvet x yer değiştirme); izometrik büzülmede mekanik iş sıfırdır, çünkü: iş = kuvvet x yer değiştirme = 0, yer değiştirme = 0, iş = kuvvet x 0 = 0
Kası çok yüksek bir frekansla (yani saniyede çok sayıda darbe) uyarırsak, çok yüksek bir kuvvet geliştirecek ve maksimumda kasılmış halde kalacaktır: bu durumdaki kasın tetanozda olduğu söylenir, bu nedenle tetanik kasılma maksimum anlamına gelir. ve sürekli kasılma. Bir kas istenildiği zaman az veya çok kasılabilir; bu iki mekanizma ile mümkündür: 1) Bir kas biraz kasılmadığında, sadece bazı lifler kasılır; büzülmenin şiddeti artırılarak diğer lifler eklenir 2) Bir lif, boşalma frekansına, yani birim zamanda kaslara ulaşan elektriksel darbelerin sayısına bağlı olarak daha az veya daha fazla kuvvetle kasılabilir. Bu iki değişkeni modüle ederek, merkezi sinir sistemi kasın ne kadar güçlü kasılması gerektiğini kontrol eder. Güçlü bir kasılma komutu verdiğinde, kasın hemen hemen tüm lifleri sadece kısalmakla kalmaz, aynı zamanda tümü çok fazla kuvvetle kısalır: zayıf bir kasılmayı emrettiğinde sadece birkaç lif kısalır ve daha az kuvvetle.

Şimdi kas fizyolojisinin bir diğer önemli yönüne değinelim: kas tonusu. Kas tonusu, iradeden bağımsız olarak meydana gelen sürekli hafif kas kasılma durumu olarak tanımlanabilir. Bu kasılma durumuna hangi faktör neden olur? Doğumdan önce kaslar kemiklerle aynı uzunluktadır, daha sonra geliştikçe kemikler kaslardan daha fazla gerilir, böylece kaslar gerilir. Bir kas gerildiğinde, bir spinal refleks (miyotatik refleks) nedeniyle kasılır, bu nedenle kasın maruz kaldığı sürekli germe, sürekli bir hafif ama kalıcı kasılma durumunu belirler. Sebep bir reflekstir ve reflekslerin temel özelliği isteksizlik olduğundan, ses tonu irade tarafından yönetilmez. Ton, sinirsel refleks temelinde bir fenomendir, bu yüzden merkezi sinir sisteminden kasa giden siniri kesersem, tonunu tamamen kaybederek sarkık hale gelir.

Bir kasın kasılma kuvveti, kesitine bağlıdır ve 4-6 kg.cm2'ye eşittir. Ancak ilke prensipte geçerlidir, kesin bir doğru orantılılık oranı yoktur: bir sporcuda, başka bir sporcununkinden biraz daha küçük olan bir kas daha güçlü olabilir.Bir kas, eğitilirse hacmini arttırır. artan dirençle (bu ağırlık cimnastiğinin dayandığı prensiptir), kas liflerinin sayısı sabit kalırken her kas lifinin hacminin arttığı vurgulanmalıdır.Bu fenomene kas hipertrofisi denir.

Kas biyokimyası

Şimdi kaslarda meydana gelen reaksiyonlar sorununu ele alalım. Kasılmanın gerçekleşmesi için enerjiye ihtiyaç olduğunu daha önce söylemiştik; hücre bu enerjiyi, kasa enerji verdiğinde ADP (adenosin difosfat) + Pi'ye (inorganik fosfat) dönüştürülen ATP'de (adenosin trifosfat) korur: reaksiyon, bir fosfatın çıkarılmasından oluşur. Yani kasta gerçekleşen reaksiyon ATP → ADP + Pi + enerjisidir. Ancak ATP stokları azdır ve bu elementin yeniden sentezlenmesi gerekmektedir. Bu nedenle kasın kasılabilmesi için ters reaksiyonun da gerçekleşmesi gerekir (ADP + Pi + enerji> ATP), böylece kasta her zaman ATP bulunur. ATP yeniden sentezini gerçekleştirecek enerji bize yiyecekler tarafından verilir: bunlar, sindirilip emildikten sonra, tam olarak ATP oluşturmak için enerjilerini serbest bıraktıkları kan yoluyla kasa ulaşır.

Mükemmel enerji maddesi şekerler, özellikle glikoz tarafından verilir. Glikoz oksijen varlığında (aerobiyozda) parçalanabilir ve yanlış dedikleri gibi "yanmıştır"; açığa çıkan enerji ATP tarafından alınırken, glikozdan geriye kalan tek şey su ve karbondioksittir. Bir glikoz molekülünden 36 molekül ATP elde edilir. Ancak glikoz oksijen yokluğunda da saldırıya uğrayabilir, bu durumda laktik aside dönüşür ve sadece iki ATP molekülü oluşur; laktik asit daha sonra kana geçerek karaciğere gider ve burada tekrar glikoza dönüşür.Bu laktik asit döngüsüne Cori döngüsü denir. Kas kasıldığında pratikte ne olur? Başlangıçta kas kasılmaya başladığında ATP hemen tükenir ve daha sonra oluşacak kalp-dolaşım ve solunum adaptasyonları olmadığı için kasa ulaşan oksijen yetersiz kalır ve glikoz parçalanarak yok olur. Oksijen oluşturan laktik asit İkinci seferde iki durumla karşılaşabiliriz: 1) Efor hafif devam ederse oksijen yeterlidir, o zaman glikoz suda ve karbondioksitte oksitlenir: laktik asit birikmez ve egzersiz saatlerce devam edebilir (bu nedenle bu tür bir efora aerobik denir; örneğin kros koşusu) 2) Eğer efor yoğun olmaya devam ederse, kasa çok fazla oksijen ulaşmasına rağmen, oksijen yokluğunda çok fazla glikoz parçalanacaktır, bu nedenle (Anaerobik efordan bahsediyoruz örneğin 100 metre gibi hızlı bir koşudan bahsediyoruz) Dinlenme sırasında laktik asit oksijen varlığında tekrar glikoza dönüşecektir. Başlangıçta, aerobik çabada bile oksijen eksikliği yaşarız: dinlendiğimizde ödenecek olan oksijen borcundan söz ederiz; bu oksijen, laktik asitten glikozu yeniden sentezlemek için kullanılacaktır, aslında, efordan hemen sonra normalden daha fazla oksijen tüketiyoruz: borcumuzu ödüyoruz.Gördüğünüz gibi, yakıta örnek olarak glikozu gösterdik, çünkü kasların en önemlisidir, aslında yağlar daha fazla enerjiye sahip olsalar bile onları okside etmek için her zaman belirli miktarda glisitlere ve çok daha fazla oksijene ihtiyaç vardır.Bunların yokluğunda önemli rahatsızlıklar (ketoz ve asidoz) vardır. Proteinler yakıt olarak kullanılabilir, ancak kasları eğitmek için kullanılan tek protein olduklarından, içlerinde plastik fonksiyon hakimdir.Lipidler, aynı ağırlık için şeker ve proteinlerden daha fazla enerjiye sahip olma özelliğine sahiptir: ideal olarak depolama olarak kullanılırlar. Yani glisitler yakıttır, proteinler hammaddedir, lipitler rezervlerdir.

Bu makalede kas fizyolojisi üzerine mümkün olduğunca açık olmaya çalıştım, en azından bilimsel titizliği ihmal etmedim: Fitness profesyonellerini fizyolojiye daha ciddi bir ilgi duymaya teşvik edersem mükemmel bir sonuç elde edeceğime inanıyorum, çünkü Bu harika insan vücudunu bir şekilde anlamaya çalışmak için temel fizyoloji ve anatomi kavramlarının vazgeçilmez bir kültürel miras olması gerektiğine inanıyorum.