أنواع العضلات، آلية انقباض العضلة الهيكلية (أكتين وميوسين)، تنظيم القلب، ومشكلات مثل الشد العضلي.
آخر تحديث:
يوجد في جسم الإنسان ثلاثة أنواع من الأنسجة العضلية: عضلات هيكلية، وعضلة قلبية، وعضلات ملساء. تشترك كلها في القدرة على الانقباض والانبساط استجابة للمثيرات، لكنها تختلف في مكان وجودها وطريقة التحكم بها وشكل أليافها.
العضلة الهيكلية: مخططة متعددة النوى؛ تسبب حركة الهيكل.
صورة ذهنية: اربط تركيب كل نوع من العضلات بوظيفته ومكان وجوده في الجسم.
العضلات الهيكلية ترتبط بالعظام وتسبب حركة المفاصل، وهي إرادية ومخططة ومتعددة النوى. أما العضلات الملساء فتوجد في جدران الأعضاء مثل القناة الهضمية والأوعية الدموية، وهي لا إرادية وغير مخططة.
اقرأ أنواع العضلات من ثلاث زوايا معاً: موقعها في الجسم، هل تعمل بإرادة أم لا، وهل تظهر مخططة تحت المجهر. بهذه الطريقة يصبح الفرق بين الهيكلية والقلبية والملساء واضحاً.
عضلة القلب لا إرادية ومخططة، وتمتاز بإيقاع منتظم يسمح بضخ الدم باستمرار. لذلك لا تكفي كلمة إرادية أو لا إرادية وحدها للمقارنة؛ يجب ربط النوع بمكانه ووظيفته وتركيبه المجهري.
تمييز أنواع العضلات يعتمد على ثلاثة معايير: مكان وجودها، هل تخضع للإرادة، وطبيعة تخطيط أليافها. هذه المقارنة تساعد على فهم لماذا تعمل العضلة الهيكلية في الحركة، والقلبية في ضخ الدم، والملساء في جدران الأعضاء.
استراتيجية الحل: رتّب خطوات آلية انقباض العضلة الهيكلية من وصول السيال العصبي حتى الانقباض.
اللييفة: وحدات من خيوط أكتين (رفيعة) وميوسين (سميكة).
انقباض: ترتبط رؤوس الميوسين بالأكتين مكونة جسوراً عرضية (Cross-bridges)، ثم تنثني الرؤوس لتسحب خيوط الأكتين نحو مركز القطعة العضلية فيما يعرف بـ ضربة القوة (Power Stroke). هذا يؤدي لتقصير القطعة العضلية (Sarcomere).
تغيرات القطعة العضلية: أثناء الانقباض: يقصر طول المنطقة المضيئة (I-band) والمنطقة H، بينما يبقى طول المنطقة الداكنة (A-band) ثابتاً لأن طول خيوط الميوسين لا يتغير.
دور ATP: يؤدي تحلل جزيئات ATP المرتبطة برؤوس الميوسين إلى تنشيطها لتكوين جسور عرضية مع خيوط الأكتين، ويتطلب تكوين الجسور العرضية أو فكها طاقة. في كل مرة تدفع الجسور العرضية خيط الأكتين نحو مركز القطعة العضلية، وتتكرر عملية تكوين الجسور وتحللها ما دام الكالسيوم متوافرًا.
Ca²⁺: يُطلق من الشبكة العضلية؛ يربط التروبونين فيكشف مواقع الارتباط على الأكتين.
المنبه: سيال عصبي → أستيل كولين → Ca²⁺ → انقباض.
تقصير الخيوط: الخطأ الشائع: القول إن الخيوط نفسها «تقصر». الصحيح: تداخل أكتين-ميوسين يقصر اللييفة.
يؤدي Ca²⁺ دور المفتاح الذي يكشف مواقع ارتباط الميوسين على الأكتين، بينما يزوّد ATP رؤوس الميوسين بالطاقة ويسمح بفصلها عن الأكتين عند الاسترخاء. لذلك يحتاج الانقباض والاسترخاء معاً إلى تنظيم الكالسيوم وتوفر الطاقة.
لا يحدث انقباض العضلة الهيكلية من الأكتين والميوسين وحدهما؛ يحتاج إلى سيال عصبي، وأيونات كالسيوم، وطاقة ATP حتى تنزلق الخيوط وتنتج الحركة.
تنظم عضلة القلب نبضها بإشارات داخلية تبدأ من صانع الخطو، ثم تنتقل عبر مسارات متخصصة لتنسيق انقباض الأذينين والبطينين. لذلك تعمل عضلة القلب لا إرادياً، لكنها ليست عشوائية؛ إيقاعها مضبوط لضمان ضخ الدم.
من مشكلات العضلات: تشنج العضلة (Muscle Spasm)، وهو انقباض مفاجئ وغير إرادي يصاحبه غالبًا ألم شديد، ويحدث في العضلات الملساء أو الهيكلية وينتج عادة عن النشاط البدني الشاق؛ وضمور العضلات (Muscular Dystrophy)، وهو مجموعة من الاضطرابات الوراثية التي تؤدي إلى تدهور تدريجي في ألياف العضلات، ويُعد مرض دوشين النوع الأكثر شيوعًا منها.
يتضمن علاج تشنج العضلة عادة تمارين الاستطالة والتدليك والعلاج بالحرارة أو البرودة وأدوية مثل مرخيات العضلات، وللوقاية منه يُنصح بالتغذية السليمة والإحماء قبل أي نشاط بدني. أما ضمور العضلات فلا يوجد له علاج فعال، لكن بعض الأدوية تبطئ تطور ضعف العضلات، ويساعد العلاج الطبيعي في الحفاظ على قوتها ومرونتها.
عند الاسترخاء تُعاد أيونات الكالسيوم إلى مخازنها، فيعود التروبوميوسين إلى حجب مواقع ارتباط الميوسين على الأكتين. ولا يبدأ انقباض جديد إلا إذا وصلت إشارة جديدة وارتفع تركيز Ca²⁺ حول الخيوط مرة أخرى.
الخيط الجامع في العضلات أن الانقباض يحتاج بنية متخصصة ومصدراً للطاقة وإشارة منظمة، وأن اختلاف العضلات يفسر اختلاف الحركة والإرهاق والتحكم.
صوّر هذا الجدول وسمِّعه:
| النوع | التحكم | المكان |
|---|---|---|
| هيكلية (مخططة) | إرادي | متصلة بالعظام |
| ملساء | لا إرادي | جدران الأعضاء الداخلية |
| قلبية | لا إرادي | جدار القلب |
| نموذج الانزلاق | تنزلق الخيوط الرفيعة فوق السميكة فيقصر الساركومير | |
| دور | يكشف مواقع ارتباط الأكتين بالميوسين | |
| دور | للانقباض و لفك الارتباط (الاسترخاء) | |
| تنظيم القلب | العقدة الجيبية الأذينية (ناظمة ذاتية) |
إرادية؛ تتحكم بالحركة عبر أوتار على عظام.
اللييفة العضلية (Myofibril): خيط أسطواني طويل داخل الليف العضلي، يتكوّن من سلسلة متكررة من وحدات تسمى القطع العضلية (Sarcomeres) مرتّبة نهاية إلى نهاية، وكل قطعة عضلية مبنية من خيوط أكتين رفيعة وميوسين سميكة.
انقباض بتداخل أكتين وميوسين دون تقصير الخيوط نفسها.
ناقل عصبي يُفرز من نهاية العصبون الحركي عند الوصلة (المشبك) العصبية العضلية (Neuromuscular Junction)، فيحفّز جهد فعل في غشاء الليف العضلي فيبدأ الانقباض.
الوحدة البنائية والوظيفية المتكررة للانقباض داخل اللييفة العضلية، محصورة بين خطي Z متتاليين، ويؤدي انزلاق خيوط الأكتين والميوسين داخلها إلى تقصيرها أثناء الانقباض.
الميوسين خيط بروتيني سميك له رؤوس ترتبط بـATP وتشكّل جسوراً عرضية مع الأكتين؛ الأكتين خيط بروتيني رفيع يحمل مواقع ارتباط لرؤوس الميوسين، وتداخل الخيطين هو أساس نموذج الخيوط المنزلقة.
بروتينان تنظيميان على خيط الأكتين: التروبوميوسين يحجب مواقع ارتباط الميوسين أثناء الاسترخاء، والتروبونين يرتبط بأيونات الكالسيوم فيزيح التروبوميوسين ويكشف هذه المواقع لبدء الانقباض.
شبكة إندوبلازمية ملساء متخصصة داخل الخلية العضلية تُخزّن أيونات الكالسيوم وتُطلقها عند وصول جهد الفعل، وهي المقصودة بعبارة 'الشبكة العضلية' في آلية الانقباض.
امتدادات أنبوبية من الغشاء البلازمي للخلية العضلية تنقل جهد الفعل بسرعة إلى عمق الخلية لتحفيز إطلاق الكالسيوم من الشبكة الساركوبلازمية.
خلايا متخصصة في القلب (العقدة الجيبية الأذينية) تولّد جهد فعل تلقائياً وبانتظام دون تحفيز عصبي خارجي، فتحدد إيقاع ضربات القلب اللاإرادي.
مناطق اتصال متخصصة تربط خلايا العضلة القلبية المتفرعة ببعضها، تسمح بانتقال سريع للإشارة الكهربائية بين الخلايا فتنقبض معاً كوحدة منسقة.
عضلة لا إرادية غير مخططة، خلاياها مغزلية الشكل أحادية النواة، توجد في جدران الأعضاء الجوفاء كالقناة الهضمية والأوعية الدموية.
ما اللييفة العضلية؟
اللييفة (Myofibril): وحدة تركيبية داخل الليف العضلي، تتكون من سلسلة متكررة من القطع العضلية (الساركوميرات) المكوّنة من خيوط بروتينية رفيعة (أكتين) وخيوط سميكة (ميوسين) متداخلة، وهي المسؤولة عن انقباض العضلة الهيكلية.
عند ارتفاع Ca²⁺، ماذا يحدث لمواقع ارتباط الميوسين بالأكتين؟
ترتبط أيونات الكالسيوم بالتروبونين فيتغيّر شكله ويزيح التروبوميوسين عن مواقع ارتباط الميوسين على الأكتين، فتتكشّف هذه المواقع ويصبح بإمكان رؤوس الميوسين الارتباط بالأكتين لتكوين الجسور العرضية وبدء الانقباض.
ما أنواع العضلات الموجودة في جسم الإنسان؟
العضلات الهيكلية والملساء والقلبية.
بماذا تتميز العضلات الهيكلية من حيث التحكم بها؟
إرادية الحركة؛ إذ يتحكم الإنسان في انقباضها وانبساطها بإرادته، وهي مخططة ومتصلة بالعظام.
ما وظيفة العضلات الهيكلية؟
تحريك العظام عند المفاصل.
بطاقات مهمة
العضلات الهيكلية، والعضلات الملساء، والعضلة القلبية.
عضلات ترتبط بالعظام (لذا سُمّيت الهيكلية)، وهي إرادية الحركة، ويؤدّي انقباضها وانبساطها إلى حركة العظام عند المفاصل.
تتكوّن من حزمة من الألياف العضلية الطويلة التي تمتدّ على طول العضلة؛ ويشكّل كل ليف عضلي خلية واحدة متعددة النوى.
الوحدة الأساسية المتكرّرة في اللييفة العضلية (Myofibril)، والتي تنقبض لتُنتج حركة العضلة الهيكلية؛ العديد من اللييفات تُشكّل الليف العضلي (الخلية العضلية).
الخيوط السميكة (الميوسين) والخيوط الرفيعة (الأكتين)؛ وتداخلهما يجعل العضلة تبدو مخططة في الصور المجهرية.
خط Z: قرص/تركيب بروتيني (وليس غشاءً دهنياً) يثبّت نهايات خيوط الأكتين المتجاورة ويشكّل الحدود الفاصلة بين القطع العضلية المتتالية. خط M: المنطقة في منتصف القطعة العضلية التي تُثبَّت فيها خيوط الميوسين.
الميوسين، والأكتين، والتروبوميوسين، والتروبونين.
الميوسين: بروتين ليفي سميك له رؤوس كروية ترتبط بجزيئات ATP، ويؤدّي تحلّل ATP إلى تنشيط رؤوسه لتشكّل جسورًا عرضية مع الأكتين. الأكتين: بروتين ليفي رقيق فيه مواقع ربط لرؤوس الميوسين.
التروبوميوسين: بروتين ليفي رقيق يغطّي مواقع ربط رؤوس الميوسين على الأكتين عندما تكون العضلة في حالة انبساط. التروبونين: بروتين صغير يرتبط بالتروبوميوسين، وله موقع ارتباط مع أيونات الكالسيوم.
نموذج يوضّح آلية انقباض العضلة الهيكلية، إذ تنزلق خيوط الأكتين الرفيعة بين خيوط الميوسين السميكة نحو وسط القطعة العضلية مسبّبة قِصَرها.
نصائح للمراجعة
موضوعات أخرى في الوحدة