Upprifjun kafla
Upprifjun kafla
10.1 Yfirlit yfir vöðvavefi
Vöðvavefur gerir dýrum kleift að hreyfa líkamann eða efni innan hans með virkri hreyfingu. Vöðvavefur er af þremur gerðum: beinagrindarvöðvi, hjartavöðvi og sléttur vöðvi. Stærstur hluti beinagrindarvöðva líkamans veldur hreyfingu með því að verka á beinagrindina. Hjartavöðvi er í hjartaveggnum og dælir blóði um blóðrásarkerfið.
Sléttur vöðvi er í húðinni, þar sem hann tengist hársekkjum. Hann er einnig í veggjum innri líffæra, æða og innri ganga og hjálpar þar til við að færa efni áfram.
10.2 Beinagrindarvöðvi
Beinagrindarvöðvar innihalda bandvef, æðar og taugar. Bandvefslögin eru þrjú: vöðvahula, vöðvaknippishula og vöðvaþráðahula. Beinagrindarvöðvaþræðir raðast í hópa sem nefnast vöðvaknippi. Æðar og taugar ganga inn í bandvefinn og greinast um vöðvann. Vöðvar festast við bein annaðhvort beint eða með sinum eða sinafellum. Beinagrindarvöðvar viðhalda líkamsstöðu, auka stöðugleika beina og liða, stjórna innri hreyfingum og mynda hita.
Beinagrindarvöðvaþræðir eru langar fjölkjarna frumur. Frumuhimnan nefnist vöðvafrumuhimna og umfrymið vöðvafrymi. Vöðvafrymisnetið (SR) er gerð frymisnets. Vöðvaþræðir eru gerðir úr vöðvaþræðlingum. Skipan aktíns og mýósíns myndar rákirnar sem gefa vöðvaþræðlingunum einkennandi þverrákamynstur.
10.3 Samdráttur og slökun vöðvaþráðar
Vöðvaliður er minnsta samdráttarhæfa eining vöðva. Vöðvaþræðlingar eru gerðir úr sverum og grönnum þráðum. Sveru þræðirnir eru gerðir úr prótíninu mýósíni en þeir grönnu úr prótíninu aktíni. Trópónín og trópómýósín eru stjórnprótín.
Rennikenning vöðvasamdráttar lýsir því hvernig vöðvi dregst saman. ACh er taugaboðefni sem binst viðtökum á taugavöðvamótum (NMJ) og kemur af stað afskautun. Boðspenna berst síðan eftir vöðvafrumuhimnunni og kemur af stað losun kalsíums úr vöðvafrymisnetinu (SR). Bindiseti aktíns verða aðgengileg eftir að Ca++-jónir berast úr geymslum vöðvafrymisnetsins út í vöðvafrymið og virkja trópónín–trópómýósínflókann þannig að trópómýósín færist frá bindisetunum. Þegar mýósínhausar bindast bindisetum á aktíni og mynda krossbrýr fylgir aflslag, þar sem grönnu þræðirnir renna fram hjá þeim sveru. ATP knýr aflslögin. Að lokum styttast vöðvaliðirnir, vöðvaþræðlingarnir og vöðvaþræðirnir og hreyfing verður til.
10.4 Stjórn taugakerfisins á vöðvaspennu
Fjöldi krossbrúa sem myndast milli aktíns og mýósíns ákvarðar hversu mikla spennu vöðvi myndar. Lengd vöðvaliðs er hagstæðust þegar skörunarsvæði grannra og sverra þráða er stærst. Vöðvar sem eru teygðir eða þjappaðir um of mynda ekki hámarkskraft. Hreyfieining er gerð úr hreyfitaugafrumu og öllum vöðvaþráðum sem hún ítaugar. Stakur samdráttur nefnist vöðvavipra. Vöðvavipra skiptist í biðskeið, samdráttarskeið og slökunarskeið. Stigbreytt vöðvasvar gerir vöðvaspennu breytilega. Bylgjusamlagning verður þegar hvert áreitið tekur við af öðru og þau leggjast saman og mynda öflugri vöðvasamdrátt. Samrunasamdráttur verður þegar samdrættir renna saman í samfelldan samdrátt. Með því að fjölga virkum hreyfitaugafrumum fjölgar virkum hreyfieiningum í vöðvanum; það nefnist stigvaxandi virkjun hreyfieininga. Vöðvaspenna í hvíld felst í stöðugum, vægum samdráttum sem viðhalda líkamsstöðu og stöðugleika.
10.5 Tegundir vöðvaþráða
ATP veitir orku til vöðvasamdráttar. Leiðirnar þrjár til að endurmynda ATP eru fosfórkreatín, loftfirrt sykurrof og loftháð efnaskipti. Fosfórkreatín sér vöðvanum fyrir ATP í um það bil 15 sekúndur þegar vöðvasamdráttur hefst. Loftfirrt sykurrof myndar lítið magn ATP án súrefnis í stuttan tíma. Loftháð efnaskipti nýta súrefni til að mynda mun meira ATP og gera vöðva kleift að starfa lengur. Vöðvaþreyta, sem á sér margar samverkandi orsakir, kemur fram þegar vöðvi getur ekki lengur dregist saman. Súrefnisskuld myndast við vöðvanotkun. Vöðvaþræðir eru af þremur gerðum: hægir oxandi (SO), hraðir oxandi (FO) og hraðir glýkólýtískir (FG). SO-þræðir nýta loftháð efnaskipti til að mynda kraftlitla samdrætti í langan tíma og þreytast hægt. FO-þræðir nýta einnig loftháð efnaskipti til að mynda ATP en mynda meiri spennu í samdrætti en SO-þræðir. FG-þræðir nýta loftfirrt efnaskipti til að mynda öfluga samdrætti með mikilli spennu en þreytast fljótt.
10.6 Hreyfing og vöðvaafköst
Ofvöxtur er aukning vöðvamassa vegna viðbótar burðarprótína. Andstæða ofvaxtar er rýrnun, það er tap vöðvamassa vegna niðurbrots burðarprótína. Þolæfingar fjölga hvatberum og auka magn vöðvarauða og þéttleika háræðanets í SO-þráðum. Þolíþróttafólk hefur hátt hlutfall SO-þráða miðað við aðrar þráðagerðir. Styrktaræfingar valda ofvexti. Kraftmyndandi vöðvar hafa fleiri FG-þræði en hæga þræði. Erfiðar æfingar valda skemmdum á vöðvafrumum sem þurfa tíma til að gróa. Sumt íþróttafólk notar árangursbætandi efni til að auka vöðvaafköst. Aldurstengd vöðvarýrnun (sarcopenia) verður þegar vöðvaþræðir deyja og bandvefur og fituvefur koma í stað þeirra.
10.7 Hjartavöðvavefur
Hjartavöðvi er þverrákóttur vöðvi sem finnst aðeins í hjartanu. Hjartavöðvaþræðir hafa einn kjarna, eru greinóttir og tengjast hver öðrum með milliskífum. Í milliskífunum eru gatatengi sem leiða afskautun milli frumna og hnoðtengi sem halda þráðunum saman þegar hjartað dregst saman. Ca++-jónir koma samdrætti hvers hjartavöðvaþráðar af stað á svipaðan hátt og í beinagrindarvöðva, en í hjartavöðva berast Ca++-jónirnar bæði úr vöðvafrymisnetinu (SR) og inn um spennustýrð kalsíumgöng í vöðvafrumuhimnunni. Gangráðsfrumur koma af stað sjálfvirkum samdrætti hjartavöðvans, sem myndar starfræna samfrumu og starfar því sem ein heild.
10.8 Sléttur vöðvi
Sléttur vöðvi er víða í líkamanum umhverfis ýmis líffæri og ganga. Sléttvöðvafrumur hafa einn kjarna og eru spólulaga. Sléttvöðvafrumur geta fjölgað sér með mítósuskiptingu og myndað nýjar frumur; það nefnist frumufjölgun. Frumurnar eru órákóttar, en vöðvafrymi þeirra er fullt af aktíni og mýósíni. Þar eru einnig þéttibolir í vöðvafrumuhimnunni sem festa grönnu þræðina og net milliþráða sem togar vöðvafrumuhimnuna að miðju frumunnar og styttir hana. Ca++-jónir koma samdrætti af stað þegar þær losna úr vöðvafrymisnetinu (SR) eða berast inn um opin spennustýrð kalsíumgöng. Samdráttur sléttra vöðva hefst þegar Ca++-jónir bindast kalmódúlíni innan frumunnar. Þetta virkjar síðan ensímið kínasa léttra mýósínkeðja (MLCK), sem fosfórar mýósínhausa þannig að þeir geta myndað krossbrýr við aktín og togað í grönnu þræðina. Taktskapandi frumur, ósjálfráða taugakerfið, hormón eða tognun geta örvað slétta vöðva og þeir geta einnig virkjast sjálfkrafa. Í sumum sléttum vöðvum eru krækjubrýr, krossbrýr sem ganga hægt í gegnum hringrásina án þess að þurfa ATP. Þessir vöðvar geta viðhaldið vægum samdrætti lengi. Einingarvöðvi hefur gatatengi sem samhæfa afskautun frumuhimna og samdrætti þannig að vöðvinn dregst saman sem ein heild. Innyflavöðvi, sem er einingarvöðvi í veggjum innyfla, hefur teygju–slökunarsvar sem gerir vöðvanum kleift að teygjast, dragast saman og slaka á þegar líffærið þenst út. Frumur margeiningavöðva hafa ekki gatatengi og samdráttur berst ekki frá einni frumu til annarrar.
10.9 Þroski og endurnýjun vöðvavefs
Vöðvavefur verður til úr miðlagi fósturvísis. Fósturliðir mynda vöðvakímfrumur sem renna saman og mynda vöðvapípu. Kjarni hverrar vöðvakímfrumu sem tekur þátt í samrunanum varðveitist í fullþroska beinagrindarvöðvafrumunni og því verður hún fjölkjarna. Fylgifrumur stuðla að viðgerð beinagrindarvöðvafrumna. Stofnfrumur sem nefnast æðagrannfrumur geta endurnýjað sléttan vöðvavef, en örvefur kemur í stað dauðs hjartavöðvavefs. Með aldri minnkar vöðvamassi og ósamdráttarhæfur bandvefur og fituvefur koma í stað hans.