Rolul reticulului sarcoplasmatic în celulele musculare

Viața este frumoasă! De la atomi la celule, de la gene la proteine, de la populații la ecosisteme, biologia reprezintă studiul sistemelor fascinante și complicate care fac posibilă viața. Implică-te în învățarea mai multor ramuri ale biologiei, pentru a afla de ce sunt importante și interesante. Acoperă subiecte din liceu sau primii ani de învățământ superior.

Știm din ultimul video că dacă
avem o concentrație mare

de calciu ionic în celula musculară,
acești ioni

de calciu se vor lega
de troponină care va le

schimba formele într-un fel
în care tropomiozina va

fi dată la o parte și deci apoi
capetele de miozină pot

urca de-a lungul
filamentelor de actină și apoi vom

avea de fapt,
contracții musculare.

Deci concentrație ridicată de calciu,
sau concentrația ionilor de calciu,

avem contracție.

Concentrație scăzută de ioni de calciu,
aceste proteine ​​troponine merg la

confirmarea lor standard și
ele trag-- sau poți spune

mută tropomiozina înapoi
în calea capetelor de

miozină-- și nu avem contracție.

Deci următoarea întrebare firească este,
cum regulează mușchiul

dacă avem concentrația
de calciu ridicată și

contracția sau concentrația
de calciu scăzută și relaxare?

Sau chiar o întrebare
mai bună este, cum face

sistemul nervos asta?

Cum le spune sistemul nervos
mușchilor să se contracte,

să facă concentrația de calciu ridicată și

contracție sau să o facă
scăzută din nou și relaxare?

Și pentru a înțelege asta,
hai să facem o mică recenzie a

ceea ce am învățat în
videoclipurile despre neuroni.

Lasă-mă să desenez terminalul jocțiunei

unui axon, aici.

În loc să aibă o sinapsă
cu o dendrită a unui alt

neuron, va avea o sinapsă cu o

celulă musculară reală.

Deci aici este sinapsa
cu celula musculară reală.

Asta este o sinapsă cu o celulă musculară.

Lasă-mă să notez tot
pentru a nu deveni confuz.

Acesta este axonul.

Îl putem numi capătul
terminalului unui axon.

Asta este sinapsa.

Doar puțină terminologie din
videoclipurile despre neuroni-- acest spațiu

era o despicătură sinaptică.

Acesta este neuronul presinaptic.

Ăsta este-- cred că
îl poți vedea cumva--

celula postsinaptică.

Nu este un neuron în acest caz.

Și apoi așa avem-- acesta este

membrane celulei musculare.

Și voi face-- probabil
următorul video sau poate

un video după asta,
îți voi arăta anatomia

unei celule musculare.

Aici, va fi puțin abstract
deoarece chiar

vrem să înțelegem cum concentrația

ionului de calciu este regulată.

Aceasta se
numește sarcolemă.

Deci asta este membrana celulei musculare.

Iar asta de aici-- ți-ai putea
imagina că este doar un pliu

în membrana celulei musculare.

Dacă ar fi să mă uit
la suprafața celulei musculare,

ar arăta puțin cam ca o gaură sau

o indentare care intră în celulă,
dar aici am făcut o

secțiune transversală,
așa că îți poți imagina pliindu-se, dar dacă

ai înțepat cu un ac sau ceva, asta este

ceea ce vei primi.

Vei avea un pliu în membrană.

Iar ăsta de aici
este numit tubul T.

Iar T-ul vine de la transversal.

Merge transversal către
suprafața membranei.

Și chiar aici-- iar acesta
este un lucru foarte important în

acest video,
sau organita foarte

importantă din acest video.

Ai acest organit în celula musculară numit

reticulul sarcoplasmic.

Și este de fapt destul de
asemănător cu un reticul

endoplasmatic într-un fel sau poate este

legat de un reticul endoplasmatic--
dar aici principala funcție

este stocarea.

În timp ce un reticul endoplasmatic,
este implicat în

dezvoltarea proteinei
și are ribozomi atașați, dar

dar acesta este doar un organit depozit.

Ceea ce face reticulul sarcoplasmic
este că are pompe

de calciu ionic pe membrană
și acestea sunt ATPaze,

ceea ce înseamnă că folosesc ATP
pentru a alimenta pompa.

Deci ai ATP, ATP-ul
se atașează de ea, și poate un

ion de calciu se va atașa,
și când ATP-ul este hidrolizat

în ADP plus o grupare fosfat, care schimbă

confirmarea acestei proteine și pompează

ionul de calciu înăuntru.

Deci ionii de calciu
sunt pompați înăuntru.

Deci efectul tuturor
pompelor de calciu ionic de pe

membrana reticulului sarcoplasmic
este într-un mușchi

în repaus, vom avea o concentrație
foarte mare de ioni de calciu

înăuntru.

Acum, cred că ai putea ghici probabil

unde duce asta.

Când mușchiul trebuie să se contracte,
acești ioni de calciu

sunt aruncați în citoplasma celulei.

Și apoi sunt capabili
să se lege de troponina de aici,

și să facă tot ce
am vorbit în ultimul video.

Deci ceea ce ne interesează este,
doar cum știe când să-și arunce

ionii de calciu în restul celulei?

Acesta este
interiorul celulei.

Și deci această suprafață este
ceea ce filamentele de actină și capetele

de miozină și tot restul, și troponina, și

tropomiozina-- sunt toate expuse mediului

care este aici.

Deci îți poți imagina--
aș putea să desenez aici

pentru a clarifica.

Îl voi desena foarte abstract.

Vom vedea mai mult
din structură într-un video viitor.

Acesta este un desen foarte abstract,
dar cred că-ți va

da un sens a ceea ce se întâmplă.

Deci să spunem că acest neuron--
și îl vom numi un neuron

motor-- semnalează pentru
o contracție musculară.

Pentru început, știm cum
traversează semnalele neuronii,

în special prin axoni cu
un potențial de acțiune.

Am putea avea un canal sodic chiar aici.

Are voltaj, deci ai puțină tensiune

pozitivă acolo.

Asta spune acestei tensiuni
legată de canalul sodic să se deschidă.

Deci se deschide și permite
să intre chiar mai mult sodiu.

Asta îl face puțin mai pozitiv aici.

Deci, asta declanșează următorul
canalul cu porțiune de tensiune să se

deschidă-- deci continuă să meargă
în josul membranei

axonului-- și eventual,
când obții suficient dintr-un prag

pozitiv, canalele calciului
dependent de tensiune se deschid.

Asta este o revizuire
a ceea ce am învățat

în videoclipurile despre neuroni.

Deci eventual,
când devinde aproape destul de pozitiv de

aceste canale de calciu ionic,
permit ionilor

de calciu să intre.

Și ionii de calciu intră și
se leagă de aceste proteine

speciale aproape de membrana sinaptică
sau de membrana

presinaptică chiar aici.

Aceștia sunt ioni de calciu.

Se leagă de proteine ​​care
erau vezicule de andocare.

Amintește-ți, veziculele erau
doar aceste membrane în jurul

neurotransmițătorilor.

Când calciul se leagă
de aceste proteine, permite

să apară exocitoza.

Permite membranei veziculelor
să fuzioneze cu

membrana actualului neuron și

conținutul este aruncat.

Aceasta este recenzia de la
videoclipurile cu neuroni.

Am explicat mai detaliat
în aceste videoclipuri, dar

ai-- toți acești

neurotransmițători sunt aruncați.

Și am vorbit despre sinapsa
dintre un neuron și o

celulă musculară.

Neurotransmițătorul
aici este acetilcolina.

Dar exact ce s-ar fi
întâmplat la o dendrită,

acetilcolina se leagă de receptori
pe sarcolemă sau

membrana celulei musculare
și asta deschide canalele

sodice în celula musculară.

Deci celula musculară are de asemenea,
un gradient de tensiune peste

membrană, ca un neuron.

Deci când acest tip
primește niște acetilcolină, permite

sodiului să intre în celula musculară.

Deci ai un plus aici și asta
cauzează o potențială

acțiune în celula musculară.

Deci apoi ai puțină sarcină pozitivă.

Dacă ajunge suficient de sus până la a
nivelul pragului, se va declanșa

acest canal de tensiune chiar
aici, ceea ce va permite

să intre mai mult sodiu.

Deci va deveni puțin pozitiv aici.

Desigur, are și
potasiu pentru a-l inversa.

Este cam ca ce se
întâmplă într-un neuron.

Deci eventual această
potențială acțiune-- ai un canal

sodic chiar aici.

Devine puțin pozitiv.

Când ajunge destul de pozitiv,
apoi se deschide și permite

chiar mai mult sodiu să intre.

Deci ai această
acțiune potențială,

iar apoi acea
acțiune potențială-- deci ai

un canal sodic chiar aici--
merge în jos acest tubul T.

Deci informația de la neuron--
ți-ai putea imagina

acșiunea potențială apoi transformată
într-un fel de semnal chimic

care declanșează
altă acțiune potențială care

merge în jos pe tubulul T.

Iar aceasta este partea interesantă--
și de fapt asta este o

suprafață deschisă
de cercetare acum și îți voi da

niște indicii dacă vrei să citești
mai mult despre această cercetare-- este că

ai un complex de proteine
care în esență separă

reticulul sarcoplasmic de tubulul T.

Și îl voi desena ca o cutie mare aici.

Deci ai acest complex
de proteine chiar aici.

Și îl voi arăta de fapt--
oamenii cred-- voi sorta

câteva cuvinte aici.

Conțin proteinele triadină, junctină,

calsechestrină și rianodină.

Dar sunt cumva implicate
în complexul de proteine aici care

separă între tubulul T
al verticulului sarcoplasmic,

dar în mare, este ce
se întâmplă când această acțiune

potențială coboară aici--
deci ajungem destul de pozitivi

chiar aici, acest complex
de proteine declanșează

eliberarea de calciu.

Și ele cred că rianodina
este de fapt partea

care eliberează calciul,
dar am putea spune

asta-- poate este declanșată aici.

Când acțiunea potențială coboară--
lasă-mă să

schimb la altă culoare.

Folosesc acest mov prea mult.

Când potențialul de acțiune ajunge
destul de departe-- voi folosi roșu

aici-- când potențialul de acțiune
ajunge destul de departe-- deci

acest mediu devine puțin
pozitiv cu toți acești ioni de

sodiu curgând în,
această cutie misterioasă-- și poți face

căutări pe net
pentru aceste proteine.

Oamenii încă încearcă
să înțeleagă cum această

cutie misterioasă funcționează--
declanșează o deschidere pentru toți acești

ioni de calciu pentru
a elibera reticulul sarcoplasmic.

Deci apoi toți acești ioni de calciu
sunt aruncați în afara

reticulului sarcoplasmic în--
doar interiorul

celulei, în citoplasma celulei.

Acum când se întâmplă asta,
ce se va întâmpla?

Ei bine, concentrația
ridicată de calciu, ionii

de calciu se leagă de troponină,
exact cum am spus la

începutul videoclipului.

Ionii de calciu se leagă de troponină,
mută tropomiozina

din drum, iar apoi miozina
folosește ATP așa cum

am învățat în urmă cu două videoclipuri,
poate începe să urce pe actină--

și în același timp, odată ce
semnalul dispare, acest lucru

se oprește și apoi aceste pompe
cu ioni de calciu vor reduce

concentrația de ioni de calciu din nou.

Și apoi contracția noastră
se va opri și mușchiul va deveni

relaxat din nou.

Deci toată chestia e
că avem acest recipient de

ioni de calciu care,
când se relaxează mușchii, este esențial

să ia ionii de
calciu în afara celulei, deci

mușchiul este relaxat
astfel încât miozina să nu

urce pe actină.

Dar apoi, după ce primește semnalul,
îl aruncă înapoi în

și apoi chiar avem
o contracție musculară deoarece

tropomiozina este
dată la o parte de troponină, deci

nu știu.
Este destul de fascinant.

Este și mai fascinant căci asta nu este

complet înțeles.

Acesta este un activ--
dacă vrei să devii un cercetător

biologic, acesta ar putea fi
un lucru interesant

de înțeles.

Unu, este interesant
doar din punct de vedere

științific despre cum funcționează,
dar aici este

de fapt--
poate sunt boli potențiale care sunt

produse secundare ale disfuncționalității
proteinelor.

Poate le poți face cumva
să meargă mai bine sau

mai rău,
sau cine știe.

Deci aici sunt de fapt impacturi pozitive
pe care le poți avea dacă

îți dai seama ce se întâmplă
mai exact aici când

potențialul de acțiune
apare pentru a deschide

acest canal de calciu.

Deci acum avem
întreaga imagine.

Știm cum un neuron motor
poate stimula o contracție a unei

celule permițând
reticulului sarcoplasmic să

permită ionilor de calciu să călătorească
peste această membrană în

citoplasma celulei.

Și citeam puțin înainte de acest video.

Aceste pompe
sunt foarte eficiente.

Deci odată ce semnalul pleacă
și această ușă este închisă aici,

acest reticul sarcoplasmic
poate lua înapoi concentrația

ionică în cam 30 de milisecunde.

Deci de asta suntem așa
de buni la a opri contracțiile, de ce

pot lovi și apoi retrage
mâna și apoi relaxa-o

toate în câteva secunde
deoarece putem opri

contracția în 30 de milisecunde,
ceea ce este mai puțin de

1/30 dintr-o secundă.

Deci oricum, voi vedea în următorul video,
unde vom studia

anatomia actuală a unuei celule musculare

puțin mai detaliat.