İskelet Kaslarının Kasılma ve Gevşeme Mekanizması
İstemli hareketlerin gerçekleşebilmesi için iskelet kaslarının sinirsel uyartılarla düzenli ve kontrollü biçimde kasılıp gevşemesi gerekir. Kasılma, kas liflerinde bulunan özel yapıların birlikte çalışmasıyla gerçekleşir ve enerji gerektirir.
Kaslarda Kasılmanın Kontrolü
İskelet kaslarının çalışabilmesi için merkezî sinir sisteminden gelen uyartılarla uyarılması gerekir. Bir kas telinin kasılabilmesi için gereken en küçük uyartı şiddetine eşik şiddeti (eşik değer) denir.
Kas teli eşik şiddetinin altındaki uyartılara tepki vermez. Eşik şiddetine ulaşan veya eşik şiddetini aşan uyartılara ise aynı şiddette tepki verir. Bu özellik ya hep ya hiç prensibi olarak adlandırılır ve tek bir kas teli için geçerlidir.
Kas Sarsı
Uyarılan bir kas telinin bir kez kasılıp gevşemesi ve yeniden eski hâline dönmesine kas sarsı (kasıl sarsılma) denir. Kas sarsı üç evrede incelenir:
- Gizli evre: Kasın uyarıldığı an ile kasılmanın başladığı an arasındaki süredir.
- Kasılma evresi: Kasılmanın başladığı an ile gevşemenin başladığı ana kadar geçen süredir.
- Gevşeme evresi: Kasın gevşemeye başladığı an ile yeniden eski hâline dönmesine kadar geçen süredir.
Kas kısa aralıklarla sık sık uyarıldığında gevşeme sürecini tamamlayamaz ve bir süre kasılı durumda kalır. Bu duruma fizyolojik tetanus denir. Fizyolojik tetanus sırasında kas gevşeyemez.
Kas Tonusu
Bilinci açık bir kişide iskelet kaslarının hafif kasılı durumda bulunmasına kas tonusu denir. Kas tonusu, kasların çalışmaya hazır tutulmasına yardımcı olur. Kişi bayıldığında kas tonusu ortadan kalkar.
Kaslarda Kasılma Mekanizması
Çizgili kaslar uzun, silindirik ve çok çekirdekli kas liflerinden oluşur. Kas liflerinin içinde kasılmayı sağlayan miyofibriller bulunur. Miyofibriller ise aktin ve miyozin ipliklerinden meydana gelir.
İnce yapılı aktin ipliklerinin bulunduğu açık renkli bölge I bandıdır. Aktin ve miyozin ipliklerinin birlikte bulunduğu koyu renkli bölge A bandıdır. A bandının ortasında yalnız miyozin ipliklerinin bulunduğu kısım H bandı olarak adlandırılır. I bandının ortasındaki zikzak biçimli yapı Z çizgisidir.
İki Z çizgisi arasında kalan bölüm sarkomerdir. Sarkomer, iskelet kasının en küçük kasılma birimidir.
Huxley'in Kayan İplikler Modeli
İskelet kaslarının kasılıp gevşemesi Huxley'in kayan iplikler modeli ile açıklanır. Bu modele göre kasılma sırasında aktin iplikleri miyozin iplikleri üzerinde kayarak birbirine yaklaşır. İpliklerin boyları kısalmaz; birbirlerine göre konumları değişir.
Kasılma sırasında:
- Z çizgileri birbirine yaklaşır.
- Sarkomerin boyu kısalır.
- I bandı daralır.
- H bandı daralır.
- A bandının boyu değişmez.
- Aktin ve miyozin ipliklerinin boyları değişmez.
Gevşeme sırasında:
- Z çizgileri birbirinden uzaklaşır.
- Sarkomerin boyu uzar.
- I bandı genişler.
- H bandı yeniden belirgin hâle gelir.
- A bandının boyu değişmez.
Kas kasıldığında veya gevşediğinde kasın hacmi ve kütlesi değişmez.
Kasılmanın Başlamasında Kalsiyumun Rolü
Kasılmanın başlaması için motor sinirden kas hücresine bir uyarı gelir. Bu uyarı kas hücresinin zarında elektriksel bir değişim oluşturur. Bunun sonucunda kas hücresinin sarkoplazmik retikulumunda depolanan Ca²⁺ (kalsiyum) iyonları serbest kalarak sitoplazmaya geçer.
Serbest kalan Ca²⁺ iyonları aktin ve miyozin ipliklerinin birbirine bağlanmasını sağlar. Böylece iplikler kayar, kas kısalır ve kasılma gerçekleşir. Kasılma tamamlandıktan sonra Ca²⁺ iyonları aktif taşıma ile yeniden sarkoplazmik retikuluma alınır ve kas gevşer.
Bilgi: Sarkoplazmik retikulum, kas hücresinde bulunan endoplazmik retikulumdur.
Kas Hücresinde Enerji Üretimi
Çizgili kas hücreleri enerji gereksinimlerini oksijenli solunum veya laktik asit fermantasyonu ile karşılayabilir. Yoğun egzersiz sırasında kasların ATP gereksinimi arttığında glikozun yıkım hızı, kandan oksijen sağlanma hızını aşabilir. Yeterli oksijen sağlanamadığında glikoz laktik asit fermantasyonu yoluyla parçalanır.
Oluşan laktik asit laktata dönüşür. Laktat kas hücrelerinden kana geçer ve çoğunlukla karaciğerde, daha az oranda böbreklerde yeniden glikoza çevrilir. Glikoz fazlası karaciğer ve kaslarda glikojen hâlinde depolanabilir.
Kas faaliyeti uzadığında enerji gereksiniminin büyük bölümü oksijenli solunumla karşılanır. Egzersiz sırasında bazı tepkimeler nedeniyle H⁺ iyonlarının artması kaslarda asitliğin yükselmesine ve geçici yorgunluğa yol açabilir. Glikozun parçalanması sırasında açığa çıkan ısı ise vücut sıcaklığının belirli sınırlar içinde tutulmasına katkı sağlayarak homeostaziyi destekler.
Laktat ve kas ağrısı: Kitapta laktatın egzersizden sonraki günlerde ortaya çıkan kas ağrılarının nedeni olmadığı; bu ağrıların egzersiz sırasında kas liflerinin hasar görmesiyle ilişkili olduğu belirtilmektedir.
Merdiven Etkisi
Uzun süre dinlenmiş bir kas kasılmaya başladığında ilk kasılmaların kuvveti daha düşüktür. Kitapta, başlangıçtaki kasılma kuvvetinin 10-50 kas sarsı sonrasındaki kasılma kuvvetinin yaklaşık yarısı kadar olabileceği ve bu duruma merdiven etkisi denildiği belirtilmektedir.
Konuyu Toparlayalım
İskelet kaslarının kasılması; sinirsel uyarı, Ca²⁺ iyonlarının sarkoplazmik retikulumdan serbest bırakılması ve aktin-miyozin ipliklerinin kaymasıyla gerçekleşir. Kasılmada sarkomer kısalır, Z çizgileri yaklaşır, I ve H bantları daralırken A bandı değişmez. Gevşemede Ca²⁺ iyonları yeniden sarkoplazmik retikuluma alınır ve kasılma sırasında oluşan yapısal değişiklikler tersine döner.
