العضلات وبعض مشكلاتها

• أصف أنواع العضلات وتركيبها.
• أوضح آلية انقباض العضلات الهيكلية وانبساطها.
• أوضح آلية التنظيم العصبي لعضلة القلب وعلاقتها بضغط الدم.
• أصف بعض مشكلات العضلات.

ثلاثة أنواع من العضلات في جسمك

تعرّفتُ سابقًا أنواع العضلات الموجودة في جسمي، وهي: العضلات الملساء، وعضلة القلب، والعضلات الهيكلية.

• الفكرة الرئيسة: تتكوّن العضلات من خلايا متخصصة قادرة على الانقباض والانبساط استجابةً للمثيرات.
• يوجد في جسم الإنسان ثلاثة أنواع من العضلات: الهيكلية، والملساء، والقلبية.
• سأدرس في هذا الدرس تركيب العضلة الهيكلية وآلية انقباضها، وآلية التحكم بالعضلات وبعض مشكلاتها.

نشاط: كيف تبدو الأنسجة العضلية تحت المجهر؟

أستنتج: كيف نميّز بين أنواع الأنسجة العضلية؟

أفسر سبب ظهور الخطوط في العضلات الهيكلية.

العضلة الهيكلية: من الليف إلى القطعة العضلية

• تسمى الهيكلية لارتباطها بالعظام، وهي إرادية الحركة كما في حركة الذراعين والساقين.
• يؤدي انقباضها وانبساطها إلى حركة العظام عند المفاصل.

• تتكون العضلة الهيكلية من حزمة من الألياف العضلية الطويلة ⁦Long muscle fibers⁩ تمتد على طول العضلة.
• كل ليف عضلي خلية واحدة متعددة النوى Multinucleated cell.
• يحتوي كل ليف على عدد من اللييفات العضلية ⁦Myofibrils⁩، وتتكون من وحدات متكررة تسمى القطعة العضلية Sarcomere.

• تحتوي القطعة العضلية على نوعين رئيسين من الخيوط البروتينية:
• الخيوط السميكة: الميوسين ⁦(Myosin)⁩.
• الخيوط الرفيعة: الأكتين ⁦(Actin)⁩.
• تتداخل خيوط الأكتين والميوسين، فتبدو العضلة مخططة في الصور المجهرية.
• في نهايات خيوط الأكتين غشاء يثبّتها يسمى خط⁦-Z⁩، ويشكل خطا ⁦(Z)⁩ حدود القطعة العضلية.
• خيوط الميوسين تثبّت نفسها في منتصف القطعة العضلية في منطقة تسمى خط⁦-M⁩.

الانقباض: أربعة بروتينات وخيوط تنزلق

• يحدث الانقباض بانقباض القطع العضلية الفردية داخل اللييفات العضلية.
• تحتوي كل قطعة عضلية على أربعة بروتينات تعمل معاً لتنظيم الانقباض:
• الميوسين: بروتين ليفي سميك له ذيول خيطية ورؤوس كروية ترتبط بجزيئات ⁦ATP⁩؛ تحلل ⁦ATP⁩ ينشّط الرؤوس لتشكل جسوراً عرضية مع الأكتين.
• الأكتين: بروتين ليفي رقيق يحتوي على مواقع ربط لرؤوس الميوسين.
• التروبوميوسين ⁦Tropomyosin⁩: بروتين ليفي رقيق يغطي مواقع ربط الميوسين على الأكتين في حالة الانبساط.
• التروبونين ⁦Troponin⁩: بروتين صغير يرتبط بالتروبوميوسين، وله موقع ارتباط مع أيونات الكالسيوم $Ca^{2+}$ المخزنة في الشبكة الإندوبلازمية.

• 1. وصول السيال العصبي: يُطلق العصبون الحركي الناقل العصبي الأستيل كولين ⁦(ACh)⁩ عند التشابك العصبي.
• ينتشر الأستيل كولين عبر الشق التشابكي، ويرتبط بالمستقبلات البروتينية على الغشاء البلازمي، فيحفّز جهد الفعل في الألياف العضلية.
• 2. انتشار جهد الفعل: ينتشر على طول الغشاء البلازمي، ويتحرك أسفل عبر الأنيبيبات المستعرضة ⁨(T tubules)⁩.
• 3. تحرير الكالسيوم: يحفز جهد الفعل إطلاق أيونات الكالسيوم $Ca^{2+}$ من الشبكة الإندوبلازمية الملساء داخل الألياف.
• 4. كشف مواقع الربط: ترتبط أيونات الكالسيوم ببروتين التروبونين؛ فيُزاح التروبوميوسين وتتكشف مواقع ربط رؤوس الميوسين.

• 5. تكوّن الجسور العرضية: تتكرر عملية ارتباط وفك الجسور بين رؤوس الميوسين ومواقع الأكتين بمساعدة تحلل ⁦ATP⁩، وتتطلب طاقة.
• في كل مرة ترتبط فيها الجسور بالأكتين تُدفَع خيوط الأكتين نحو مركز القطعة العضلية، فتنقبض العضلة.
• 6. إعادة الكالسيوم: بعد انتهاء جهد الفعل يُعاد ضخ $Ca^{2+}$ إلى مخازنه في الشبكة الإندوبلازمية بواسطة النقل النشط.

• 7. الانبساط: بمجرد إزالة الكالسيوم من السيتوبلازم يعود التروبوميوسين إلى تغطية مواقع ربط رؤوس الميوسين، فتسترخي العضلة وتنبسط.

أطراف صناعية تقرأ كهرباء العضلات

• شهدت صناعة الأعضاء الصناعية تطوراً كبيراً، لا سيما الأطراف الصناعية، فأصبحت تضم حساسات ومعالجات دقيقة.

العضلات الملساء: بطيئة، لا إرادية، لا تتعب

• لا تظهر فيها خطوط ليفية تحت المجهر الضوئي، لأن خيوط الأكتين والميوسين لا تصطف بانتظام داخل الخلية؛ ولذلك سُميت الملساء.
• خلاياها رفيعة ومغزلية الشكل، وفي الخلية نواة واحدة (أحادية النواة).

• مكان وجودها: جدران الأعضاء الداخلية المُجوّفة، مثل: الجهاز الهضمي، والجهاز التناسلي، والأوعية الدموية.
• التحكّم في تدفق الدم في الشرايين وتنظيم ضغط الدم.
• الحفاظ على درجة حرارة الجسم، ونقل الطعام عبر الجهاز الهضمي.
• انقباضات الرحم أثناء المخاض.
• توجد أيضاً في العين، إذ تتحكم في عدسة العين وقطر البؤبؤ.

• انقباضها لا إرادي: لا يتحكم الشخص فيه، بل يتحكم فيها الجهاز العصبي اللاإرادي.
• هي أبطأ في الانقباض من الهيكلية، لكنها تتحمل الانقباضات مدداً طويلة ولا تتعب بسهولة.

العضلة القلبية: تنبض من تلقاء نفسها

• أليافها عادة أحادية النواة، ومخططة، وأسطوانية الشكل، ومتفرعة.
• ترتبط الألياف بعضها ببعض من خلال مناطق تسمى الأقراص البينية Intercalated disks.

• تتميز بقدرتها على توصيل الإشارات الكهربائية بشكل فعّال.
• تعمل الخلايا في جزء من القلب كجهاز تنظيم ضربات القلب صانع الخطو Pacemaker.
• يولّد صانع الخطو جهد الفعل اللازم للانقباض تلقائياً دون تحفيز من الجهاز العصبي.
• الجهاز العصبي اللاإرادي ينظّم سرعة الانقباضات وعددها.
• أما العضلات الهيكلية والملساء فتتطلب محفزات من الجهاز العصبي لبدء الانقباض.
• تنتقل الإشارات من صانع الخطو إلى باقي أجزاء القلب بفضل الأقراص البينية.

مشكلات العضلات: التشنج والضمور

تُعد الاضطرابات العضلية شائعة بين الناس، وتتنوع من حالات بسيطة إلى حالات قد تهدد الحياة

• يحدث في العضلات الملساء أو الهيكلية، وعادة ما ينتج عن النشاط البدني الشاق.
• العلاج: تمارين الاستطالة والتدليك والعلاج بالحرارة أو البرودة، والأدوية مثل مُرخيات العضلات.
• الوقاية: التغذية السليمة والإحماء قبل أي نشاط بدني.

ممَّ تتكون العضلة الهيكلية؟

يوضّح الشكل المجاور صورة بالمجهر الإلكتروني ورسمًا توضيحيًّا لجزء من اللُّييف في العضلات المخططة:

• أ. ما الأجزاء المُرقَّمة من 1 إلى 4؟

• ب. إلامَ ترمز الحروف: A، H، I؟

ما البروتينات التي تدخل في انقباض العضلة الهيكلية؟

أوضّح وظيفة كل مما يأتي حسب نموذج الخيوط المنزلقة لانقباض العضلات الهيكلية. أ. أيونات الكالسيوم.

• ب. التروبونين.

• جـ. التروبوميوسين.

• د. ATP.

أفسّر: أثناء انقباض العضلات المخططة: أ. تبقى المناطق الداكنة بالطول نفسه.

• ب. تصبح المناطق الفاتحة أقصر.

بعد وفاة كائن حي من الثدييات، تتصلب العضلات، وهذا ما يُعرَف بتصلُّب الجثة. أستخدم نموذج الخيوط المنزلقة في تفسير سبب حدوث تصلُّب الجثة.

ما أهم وظائف العضلات الملساء في الجسم؟

ما الأضرار التي قد تحدث إذا كان التحكم في العضلات الملساء إرادياً؟

ما الجزء المسؤول عن التنظيم العصبي لعضلة القلب؟

• يصحبه موت الألياف العضلية، وتحل الدهون والنسيج الضام بدلاً منها.
• مرض دوشين ⁦(Duchenne Muscular Dystrophy (DMD))⁩ هو النوع الأكثر شيوعاً.
• لا يوجد علاج فعال، لكن بعض الأدوية تبطئ تطور ضعف العضلات وتدهورها.
• قد يساعد العلاج الطبيعي في الحفاظ على قوة العضلات ومرونتها للحفاظ على القدرة على الحركة.

ما أهم المشكلات التي تصيب العضلات؟

مرض ضمور العضلات دوشين مرض وراثي يؤثر في وظيفة بروتين الديستروفين ⁦(Dystrophin)⁩، الذي يُعدّ جزءًا من بنية الشبكة الإندوبلازمية ويشارك في ربط خيوط الأكتين ببروتينات أخرى مُكوِّنة للألياف العضلية.

ما التأثيرات التي تحدث في وظيفة العضلات نتيجة نقص بروتين الديستروفين؟

تخطيط القلب: كيف تنتشر إشارة النبض؟

• تنشأ نبضات القلب ذاتياً من العقدة الجيبية الأذينية ⁦(SA)⁩ في الأذين الأيمن، وهي صانع الخطو.
• تولد إشارات كهربائية تنتشر في القلب، ويقيسها جهاز تخطيط القلب ⁦(ECG)⁩ بأقطاب توضع على الجلد.

• تنتقل الإشارات إلى العقدة الأذينية البطينية ⁦(AV)⁩ التي تؤخر الإشارة لفترة قصيرة.
• لضمان تفريغ الأذينين بالكامل قبل انقباض البطينين.
• ثم تنتقل إلى البطينين عبر حزم التفرعات وألياف بوركنجي، فينقبضان ويولدان ضغط الدم.

• يُعد تخطيط القلب اختباراً سريعاً وبسيطاً يساعد في تشخيص حالات مرضية، مثل النوبات القلبية واضطرابات نبضات القلب.