A szarkoplazmatikus retikulum szerepe az izomsejtekben | Biológia | Khan Academy

Az elő videóból megtudtuk,

hogy magas Ca-ion koncentráció esetén
az izomsejtben

a Ca-ionok hozzákötődnek a troponin fehérjéhez,

amely úgy változtatja meg az alakját,

hogy a tropomiozin elmozdul az útból,

így a miozinfejek végig tudnak haladni az aktinon,

és összehúzódik az izom.

Tehát a magas Ca-koncentráció

összehúzódást okoz.

Alacsony Ca-koncentrációtól

a troponinmolekulák visszanyerik eredeti konformációjukat,

és visszajuttatják (húzzák) a tropomiozint

a miozin fejek útjába,

és az összehúzódás megszűnik.

Ez okozza tehát az izomösszehúzódást,

az alacsony Ca-koncentráció pedig az elernyedést.

Ebből ered a következő kérdés:

miként váltakozik az izomban

a magas Ca-koncentráció és összehúzódás

illetve az alacsony Ca-koncentráció és elernyedés.

Vagy még pontosabban:

Hogyan idéz elő az idegrendszer az izomban

magas Ca-koncentrációt és összehúzódást

illetve alacsony Ca-koncentrációt és elernyedést.

Ennek megértéséhez

ismételjük át azt, amit korábban a neuronokról tanultunk!

Ide rajzolok egy axonvégződést,

amely nem egy másik neuron dendritjével alkot szinapszist

hanem egy izomsejttel.

Így ni, mindjárt kész.

Ez egy szinapszis egy izomsejttel.

Feliratozom, hogy érthető legyen.

Ez itt az axon,

vagyis az axonvégződés.

Ez a szinapszis (kimentem az ábrából)

Rémlik a neve az idegsejtes videókból

ez a hézag a szinaptikus rés,

ez a szinapszis előtti idegsejt (preszinaptikus neuron),

ez pedig a szinapszis utáni (posztszinaptikus) sejt,

ami ebben az esetben nem idegsejt,

ez pedig az izomsejt membránja.

Készítek majd egy videót

az izomsejt szerkezetéről,

most csak vázlatosan mutatom,

hogy megértsük a Ca-ion koncentráció szabályozását.

Ez tehát az izomsejt membránja,

más néven szarkolemma.

Ez tehát az izomsejt membránja,

ez pedig egy betűrődés az izomsejt membránjában.

Az izomsejt felszínéről nézve

olyan lenne, mint valami lyuk vagy horpadás,

de ezen a keresztmetszeti rajzon

olyan mintha benyomtuk volna

mondjuk egy tűvel

akkor ilyesmit kapnánk

benyomódik a membrán,

ez az úgynevezett T-tubulus.

A T betű jelentése transzverz (átlós)

mivel merőleges a membránra.

És itt van a legfontosabb rész az egész videóban

a legfontosabb sejtalkotó,

egy sejtalkotó az izomsejtben,

a szarkoplazmatikus retikulum.

Ez tulajdonképpen olyan, mint az endoplazmatikus retikulum,

de ennek a feladata a tárolás.

Mig az endoplazmatikus retikulum a fehérjeszintézis helye,

és rioszómák kapcsolódnak hozzá,

ez a sejtalkotó viszont kimondottan csak tárolást végez.

A szarkoplazmatikus retikulumnak

Ca-ion pumpák találhatók a membránjában.

Ezek ATP-ázok,

vagyis ATP felhasználásával működtetik a pumpákat.

ATP kapcsolódik hozzájuk,

esetleg Ca-ion is (ezt rózsaszínnel jelölöm).

Az ATP hidrolizál ADP-re és foszfátcsoporta,

ettől megváltozik a fehérje konformációja,

és Ca-ionokat pumpál a sejtbe.

A Ca-ionpumpák összesített hatása

a szarkoplazmatikus retikulum membránjában

az elernyedt izomban igen magas a Ca-ion koncentráció

a szarkoplazmatikus retikulum belsejében.

Gondolom, sejted,

hogy mi lesz ebből.

Az izom összehúzódásához

ez a rengeteg Ca-ion kizúdúl a sejtplazmába,

ahol hozzá tudnak kötődni a troponinhoz,

és végbemegy mindaz, amiről a múlltkori videóban beszéltünk.

Most az a kérdés, hogy honnan lehet tudni,

hogy mikor kell Ca-ionokkal elárasztani a sejtet,

az izomsejt belsejét.

Itt találhatók az aktinszálak, a miozin és minden egyéb

a troponin, a tropomiozin

ebben a környezetben.

Akár ide is rajzolhatom.

Itt egy aktinszál.

Vázlatosan rajzolom,
majd később beszélünk a szerkezetéről.

Mondjuk itt egy miozin fej,

meg a tropomiozin, az aktin? köré tekeredve.

amit a troponin szögez az aktinhoz.

Ez csak vázlatrajz,

de így is látszik a lényeg.

Tegyük fel, hogy ez az idegsejt,
az úgynevezett mozgató neuron

átadja a jelet, ami kiváltja az izomösszehúzódást.

Először lássuk, hogyan halad a jel a neuronban,

azon belül is az axonban akciós potenciál formájában.

Itt egy Na-ioncsatorna

amely feszültségfüggő, szóval itt egy kis pozitív töltés,

ami megnyitja ezt a feszültségfüggő Na-ioncsatornát

Ez megnyílik, és még több Na-iont enged be

ami tovább növeli a pozitív töltéstöbbletet

aminek hatására megnyílik a következő feszültségfüggő csatorna

így terjed tovább az axon membránjában,

míg végül egy küszöb elérésekor

feszültségfüggő Ca²⁺-ioncsatornák nyílnak meg.

Mindez csak ismétlés, tehát Ca²⁺-ionok.

Mindez csak ismétlés, amit már tanultunk

a neuronokról szóló videókban.

Végül, amikor a pozitív töltés

megközelíti a Ca²⁺-ioncsatornákat,

elkezdenek beáramlani a Ca²⁺-ionok,

amik hozzákötődnek egyes fehérjékhez a szinaptikus membránban

azaz a preszinaptikus membránban.

Olyan fehérjékhez kötődnek,

amelyek vezikulumok kapcsolódnak.

Emlékezz, a vezikulumok membránhólyagok

amelyek átvivőanyagokat tartalmaznak.

A Ca²⁺ hatására

exocitózis történik.

A vezikulumok membránja összeolvad

a neuron sejtmembránjával,

és a tartalma kiürül a sejtből.

Ez csak ismétlés a neuronos videókból.

Ott ennél sokkal részletesebben hangzott el.

Szóval kiürült ez a sok átvivőanyag.

Ez a szinapszis idegsejtet és izomsejtet köt össze,

ezért az átvivőanyaga az acetilkolin.

De a dendrithez hasonlóan itt is

az acetilkolint megkötő receptorok a szarkolemmában,

vagyis az izomsejt membránjában vannak.

Ez pedig az izomsejt membránjában nyitja meg a Na⁺-ion csatornákat.

Tehát az izomsejtben is vannak

feszültségfüggő membráncsatornák,

akárcsak az idegsejtekben.

Ennek hatására...

amikor ide kapcsolódik az acetilkolin,

az kiváltja a Na⁺-ionok beáramlását az izomsejtbe.

Ezt egy + jellel jelöljük.

Ez akciós potenciált vált ki az izomsejtben.

Vagyis itt kialakul egy ki pozitív töltéstöbblet,

és egy adott küszöberősség felett

kinyitja ezt a feszültségfüggő csatornát,

amely még több Na⁺-iont ereszt be a sejtbe.

Ez ismét pozitív töltéstöbbletet alakít ki egy távolabbi pontban,

és persze káliumionok ellensúlyozzák

Ez történik az idegsejtben.

Az akciós potenciál újabb Na⁺-ioncsatornát ér el,

körülötte kialakul egy pozitív töltéstöbblet,

és amikor ez elég nagy, akkor a hatására

még több Na⁺ áramlik be.

Tehát ez az akciós potenciál....

Itt egy újabb Na⁺-csatorna

elindul lefelé a T-tubulus mentén.

A neurontól érkező információ tehát,

amely előbb akciós potenciál, majd kémiai jel formájában haladt,

amely egy újabb akciós potenciált váltott ki,

lefelé hala a T-tubulus mentén,

Ez a legérdekesebb rész,

amelynek még most is kutatják a részleteit.

Megadok majd néhány forrást,

ha érdekel ez a kutatás.

itt van egy fehérjekomplex, amely összeköti

a szarkoplazmatikus retikulumot és a T-tubulust.

Ezt csak egy kerettel jelölöm.

Ez tehát egy fehérjekomplex.

és

ideírok pár szót.

triadin, junctin, calsequestrin és ryanodine.

Ezek részei a fehérjekomplexnek,

amely összeköti a szarkoplazmatikus retikulumot és a T-tubulust.

De a lényeg,

amikor az akciós potenciál lejut ide

és itt pozitív töltéstöbblet alakul ki

ez a fehérjekomplexum

előidézi a Ca² felszabadulását.

Úgy vélik, hogy a ryanodin váltja ki

a Ca²⁺ kiaszabadulását.

Mondjuk itt.

Amikor az akciós potenciál lejut ide

tollat cserélek, sok lesz már a lila

Amikor az akciós potenciál elég messzire jut,

ez a piros itt

Amikor az akciós potenciál elég messzire jut,

szóval ezen a részen kialakul a pozitív töltéstöbblet

a beáramló Na⁺-ionok miatt

ez a rejtélyes doboz...

akár a weben is rákereshetsz ezekre a fehérjékre,

mert még ma sem ismert pontosan, hogyan működnek

megnyitja az összes

és a sok Ca²⁺-ion kiszabadul a szarkoplazmatikus retikulumból,

és mind átkerül

a szarkoplazmatikus retikulumon kívülre,

bele a sejt citoplazmájába.

No és mi történik ekkor?

A magas Ca²⁺-koncentráció

a Ca²⁺-ionok a troponinhoz kötődnek,

ahogy a videó elején is mutattuk.

A Ca²⁺-ionok a troponinhoz kötődnek,

elmozdítják a tropomiozint az útból.

és ekkor a miozin ATP felhasználása közben (ahogy két videóval ezelőtt)

elkezd felkapaszkodni az aktinon.

Ugyanekkor, a szignél megszűnésévek együtt

ez becsukódik,

a Ca²⁺-ion pumpa pedig ismét lecsökkenti a Ca²⁺ szintjét,

Így az összehúzódás megszűnik

az izom pedig ismét ellazul.

Tehát itt ez a nagy tartály, tele Ca²⁺-ionokkal,

és az izom elernyedésekor

eltávolítja a Ca²⁺-ionokat a sejtplazmából,

így az izom elernyed,

a miozin nem tud elcsúszni az aktinon

de amikor jel érkezik, újra visszaborítja az egészet,

és ettől újra összehúzódik az izom,

mivel a troponin félrehúzza útból a tropomiozint.

Szóval, hogy is mondjam: ez tök jó, még attól is,

hogy ezt a részt még nem is igazán értjük.

Akát te is lehetsz az, aki...

ez érdekes kutatási téma lehet.

Egyrészt tudományos szempotból

hogy mindez hogyan is működik,

de akár betegségek háttere is lehet

ha itt valami fehérje nem működik rendesen.

Talán fokozható vagy gátolhatő itt valami, ki tudja.

ha sikerült kikutatni,

hogy pontosan mi is történik itt

amikor megjelenik az akciós potenciál, hogy megnyissa a Ca-csatornát . .

Szóval bagy vonalakban erről van szó.

Most már értjük, hogyan idézi elő egy mozgató neuron

egy sejt összehúzódását.

a szarkoplazmatikus retikulum Ca-kiömléséne keresztül.

a sejt citoplazmjába.

Egy kicsit utánaolvasgattam a videó elkészítése előtt,

ezek a pumpák naygon hatékonyak.

Amikor megszűnik a jel, és bezárul ez a kapu,

a szarkopolazmatikus retikulum

30 milliszekundum alatt visszaállítja az ionkoncentrációt.

Ezért met annyira jól az összehúzódás megszüntetése.

Ezért tudom pl egy ütés után gyorsan visszahúzni a karomat,

és elernyeszteni a másidperc tört része alatt.

Az összehúzódás pár ezredmásodperc után megszüntethető.

ami kevesebb, minr a másodoerc 1/30-ad része.

Viszlát a következő videóban,

ahol az izomsejtekkel foglakkozunk

valamivel részletesebben.