Fizyoloji-Kas

1. Kas doku

Kaslar, vücudumuzun toplam ağırlığının yaklaşık %40-50'sini oluşturan ve kimyasal enerjiyi mekanik işe dönüştüren dinamik yapılardır. Sadece hareket etmekle kalmaz, hayati fonksiyonların devamlılığı için de kritik roller üstlenirler.

Üniversite düzeyinde kasların temel görevlerini şu başlıklar altında inceleyebiliriz:

1. Hareketin Sağlanması (Lokomosyon)

Kasların en temel görevidir. İskelet kasları, kemiklere tendonlar aracılığıyla tutunarak kaldıraç sistemi gibi çalışır.

Eklem Hareketleri: Fleksiyon (bükme), ekstansiyon (germe), abdüksiyon ve adduksiyon gibi tüm eklem hareketleri antagonist (zıt çalışan) ve agonist (aynı yönde çalışan) kas gruplarının koordinasyonuyla gerçekleşir.
İstemsiz Hareketler: Düz kaslar sayesinde sindirim sistemindeki peristaltik hareketler, damarların daralıp genişlemesi (vazokonstriksiyon/vazodilatasyon) ve göz bebeği hareketleri sağlanır.

2. Postürün Korunması ve Stabilizasyon

Yerçekimine karşı vücudun dik durmasını sağlayan kaslara postür kasları denir.

Kaslar, biz hareket etmiyorken bile sürekli bir gerim (kas tonusu) halindedir. Bu durum eklemleri stabilize eder ve vücut parçalarının birbirine göre hizalanmasını sağlar. Özellikle omurga çevresindeki erector spinae kas grubu bu konuda kilit rol oynar.

3. Vücut Isısının Üretilmesi (Termojenez)

Kas kasılması sırasında ATP'nin parçalanması sonucu büyük miktarda ısı açığa çıkar.

Vücut ısısının yaklaşık %85'i kas aktivitesiyle üretilir.
Titreme (Shivering): Vücut sıcaklığı düştüğünde hipotalamusun uyarısıyla kaslar hızla ve istemsizce kasılarak ısı üretimini artırır.

4. Madde Taşınması ve Depolama

Dolaşım: Kalp kası, kanı tüm vücuda pompalayan ana motordur. Ayrıca bacak kaslarının kasılması (kas pompası), venöz kanın yerçekimine karşı kalbe geri dönmesine yardımcı olur.
Sıvı ve Gıda Akışı: Düz kaslar; idrarın mesaneden atılmasını, gıdaların gastrointestinal kanalda ilerlemesini ve safranın boşaltılmasını sağlar.
Depolama: Kaslar, sfinkter adı verilen halkasal yapılarla (mide çıkışı, anüs, üretra gibi) maddelerin geçici olarak organlarda depolanmasını ve zamanı geldiğinde tahliyesini kontrol eder.

5. Koruma ve Destek

Kaslar, iç organları fiziksel darbelere karşı bir zırh gibi korur. Özellikle karın bölgesi (abdominal duvar), kemik yapısının eksik olduğu alanlarda organları yerinde tutar ve dış etkilere karşı koruyucu bir bariyer oluşturur.

Moleküler bir bakış açısıyla; bu görevlerin tamamı, aktin ve miyozin proteinlerinin birbirine bağlanıp kaymasıyla oluşan mikroskobik kısalmaların makroskobik sonuçlarıdır.

Vücutta kasılıp gevşeme özelliğine sahip hücrelerin meydana getirdiği doku kas dokusudur.

Kas hücrelerinde hücreler arası boşluk bulunmaz.

Hücre sitoplazması kas hücresinde sarkoplazma, hücre zarına ise sarkolemma ve endoplazmik retikulma ise sarkoplazmik retikulum denir.

Sarkoplazmada kas hücrelerinde kasılmayı sağlatan miyofibriller bulunur. Miyofibriller ise aktin ve miyozin proteinlerini içermektedir.

Aktin + miyozin = aktomiyozin

Bütün kas çeşitlerinde aktin ve miyozin bulunur. Çizgili kas ve kalp kasında bantlaşma gösterirken, düz kasta bantlaşma göstermez. Bantlaşma aktin ve miyozinlerin düzenli dizilmesinden kaynaklanır.

Bu kas tiplerinin hepsinde besin maddelerinden elde edilen enerji olan ATP (Adenozin trifosfat) enerjisi kullanılmaktadır.

a. Kas hücrelerini saran yapılar

1. Endomisyum : Her kas hücresini saran ince ekstraselüler matriks tabakası.

2. Perimisyum : Kas fasiküllerini sarar.

3. Epimisyum : Tüm kası saran tabakadır.

b. Kas tipleri

1. Çizgili kas - iskelet kası

2. Düz kas

3. Kalp kası

2. Çizgili kas

İstemli çalışan kas hücrelerini (kas lifleri) içerir. Birçok kas hücresi birleşerek fasikül denetlerini oluşturur.

İskelet kası hücreleri çok çekirdeklidir.

Hızlı çalışır ve çabuk yorulur.

Oksijen yetersizliğinde laktik asit fermantasyonu ile enerji üretir.

a. Çizgili kas özellikleri

1. Uzun silindirik yapıdadır.

2. Belirgin enine çizgilenme vardır.

4. İstemli çalışır ve iskelet hareketi sağlar.

5. Postürün salgılar.

b. İçten dışa doğru kas yapısı

1. Miyofilament

2. Miyofibril (aktin, miyozin, troponin, tropomiyozin, titin ve nebulin)

3. Kas lifi

4. Fasikül

5. Kas

Miyofilamentler, miyofibril denen kasılabilir uzantılardan oluşmaktadır.

Aktin proteini : Aktin iki zincir yapısından oluşur. İki zincir arasında tek zincir şeklinde tropomiyozin bulunur. Troponin ise tropomiyozin üzerinde bulunur.

Troponin alt birimleri :

1. Troponin I = Tro I : Aktin ve miyozin bağlantısını kaldırır.

2. Troponin C = Tro C : Kalsiyumu bağlar ve kasılmayı başlatır.

3. Troponin T = Tro T : Aktin ve miyozin bağlantısı oluşturur.

Miyozin proteini : Baş, boyun ve kuyruk kısımlarından oluşur. Baş kısmı hafif zincirle, kuyruk ağır zincirle birleşerek miyozini oluşturur.

c. İskelet kasımda kasılma mekanizması-KAYAN FİLAMENTLER TEORİSİ

Kayan Filamentler Teorisi (Sliding Filament Theory), 1954 yılında Hugh Huxley ve Jean Hanson tarafından ortaya atılan, kas kasılmasının moleküler düzeydeki en temel açıklanma biçimidir. Bu teoriye göre, kasılma sırasında protein filamentlerinin boyu kısalmaz; aksine, ince filamentler kalın filamentlerin üzerine doğru kayarak sarkomerin boyunu kısaltır.

1. Sarkomerdeki Yapısal Değişimler

Kasılma sırasında sarkomerde meydana gelen geometrik değişimler şunlardır:

Z Çizgileri: Birbirine yaklaşır.
I Bandı: Daralır ve kaybolabilir.
H Bölgesi: Daralır ve tamamen kaybolabilir (aktinler merkeze kadar çekildiği için).
A Bandı: Boyu değişmez. Çünkü A bandı miyozinin boyuna eşittir ve miyozin filamentleri bu süreçte kısalmaz.

2. Çapraz Köprü Döngüsü (Molecular Cycling)

Kasılmanın gerçekleşmesi için miyozin başının aktine tutunup onu merkeze (M hattına) doğru çekmesi gerekir. Bu döngü 4 adımda gerçekleşir:

Bağlanma (Cross-bridge Formation): Ca²⁺ iyonları Troponin C'ye bağlanınca tropomiyozin yer değiştirir ve aktin üzerindeki aktif bölgeler açılır. Enerji yüklenmiş (ADP ve Pi bağlı) miyozin başı aktine bağlanır.
Güç Vuruşu (Power Stroke): Miyozin başı, bağlı olan inorganik fosfatı (Pi) serbest bırakır. Bu enerjiyle miyozin başı bükülerek aktin filamentini sarkomerin merkezine doğru çeker. Ardından ADP de serbest kalır.
Ayrılma (Detachment): Yeni bir ATP molekülü miyozin başına bağlanır. ATP'nin bağlanması, miyozinin aktine olan ilgisini (afinitesini) azaltır ve miyozin başı aktinden ayrılır.
Yeniden Kurulma (Reactivation): Miyozin başındaki ATPaz enzimi, ATP'yi ADP ve Pi'ye hidroliz eder. Bu enerji, miyozin başını tekrar "yüksek enerjili/kurulu" pozisyona getirir.

3. Rigor Mortis (Ölüm Sertliği) İlişkisi

Bu teoriyi anlamak için klinik bir örnek çok öğreticidir. Ölümden sonra ATP üretimi durur. Miyozin başının aktinden ayrılması için yeni bir ATP bağlanması şarttır. ATP olmadığı için miyozin başları aktine bağlı kalır ve kaslar gevşeyemez. Bu duruma rigor mortis denir.

4. Kalsiyumun Regülatör Rolü

Kayan filamentler mekanizmasının "açma-kapama düğmesi" kalsiyumdur.

İstirahat: Sarkoplazmik retikulumda depolanan $Ca^{2+}$ seviyesi düşüktür; tropomiyozin yolu kapatır.
Aktivasyon: Aksiyon potansiyeli geldiğinde $Ca^{2+}$ kanalları açılır. Sarkoplazmadaki $Ca^{2+}$ konsantrasyonu arttığında döngü başlar.

d. Bantlaşma yapısı

Aktin ve miyozinin olduğu, kalın ve koyu renki yapı : A bandı

A bandı arasında açık renkli ve sadece miyozin proteini : H bandı

Sadece ince yapıda ve açık renkli aktin proteini, troponin ve tropomiyozin : I bandı

I bandı ortasında : Z çizgisi

İki Z çizgisi arasında kalan yapı : Sarkomer (en küçük kasılma birimidir.)

I bandının A bandı üzerine kayması kayan filamentler teorisi ile açıklanır.

e. Kasılma sırasında gerçekleşen olaylar:

1. Z çizgileri yakınlaşır ve sarkomer boyu kısalır.

2. I bandı boyu kısalır

3. H bandı daralır.

4. Kasın boyu kısalır, genişliği artar.

f. Kasılma sırasında değişmeyenler :

1. Aktin ve miyozin boyu

2. A bandının boyu.

3. Kasın hacim ve kütlesi.

g. Kasılma çeşitleri:

1. İzotonik kasılma

2. İzometrik kasılma

3. İzokinetik kasılma

4. Eksentrik kasılma

h. Gevşeme sırasında gerçekleşen olaylar:

1. Z çizgileri uzaklaşır ve sarkomer boyu uzar.

2. I bandı boyu uzar.

3. H bandı oluşur.

4. Kasın boyu uzar, genişliği azalır.

i. Gevşeme sırasında değişmeyenler :

1. Aktin ve miyozin boyu

2. A bandının boyu.

3. Kasın hacim ve kütlesi.

3. Düz kaslar

Otonom sinir sistemi kontrolünde istemsiz çalışan ve organların hareketimi sağlayan kastır. Yaralanma sonucu mitotik aktivite geçirler.

Kasılmaları iskelet kaşına göre daha yavaş, düzenli ve uzun sürelidir. Çabuk yorulmazlar.

a. Düz kas özellikleri

1. Sarkomer içermez.

2. Bantlı yapı yoktur.

3. Hücreler ince uzun mekik şeklindedir.

4. T tübül içermez, kaveol içerir.

5. Troponin bulunmaz

6. Aktin protein sayısı fazla miyozin proteini sayısı azdır.

Düz kaslarda kalsiyum sarkoplazmik retikulumdan değil ekstraselüler sıvıdan salgılanır. Kalsiyum troponin olmadığı için kalmoduline bağlanarak kasılma bağlar.

Nörotransmitter olarak asetikkolin ve nörepinefrin (nöradrenalin)kullanılmaktadır.

4. Kalp kası

Sürekli olarak kasılan kas çeşitidir. Kandaki glikoz ve serbest yağ asitleri ile enerjisini üretnektedir. Kalp kasımda fosfokreatin depolanır.

Kalbin düzenli olarak çalışması için sürekli oksijen olması gerekir, düz kastaki gibi fermantasyon görülmez. Bu yüzden hücrelerde mitekondri sayısı fazladır. Oksijen yetersizliği ile kalp krizi gelişir (miyokart enfarktüsü.)

a. Kalp kası özellikleri :

1. Otonom sinir sistemi kontrolünde istemsiz çalışır.

2. Silindir şeklinde dallardan oluşur.

3. Sarkomer bulunur.

4. Bantlaşma vardır.

Fizyoloji

Sayfalar

İskelet Sisteminin Temelleri ve Kemik Yapıları

Hücre Fizyolojisi: Organeller Nasıl Çalışır?

Mikrobiyoloji Dünyası: Bakteriler ve Virüsler