Оңтүстік Қазақстан Мемлекоттік Фармацевтика академиясы Медициналық биофизика және ақпараттық технологиялар кафедрасы Тақырыбы: Бұлшықот жиырылу биофизикасы Орындаған: Омарова Ә.Ж. Тобы: 104 «Б» ЖМ Қабылдаған: Сыздық А.Н. Шымкент 2017

Жоспар І кіріспе ІІ Негізгі бөлім 1. Бұлшықот жиырылуының биофизикасы жұмсақ биологиялық тіндерің құрылысы 2. Жүрек-қан тамырлар жүйесінің құрылысы және механикалық касивотері 3. Бұлшықвотер құрылысы және биомеханикасы 4. Бұлшық вотердің жиырылу механизміне сипаттама. 5. Еттердің жиырылу режимі: изомотрия, изотония, ауксотация денег терминдерге анықтама. 6. Бұлшық оттің актив жиырылуы. III Қорытынды IV Пайдаланған әдебивотер

I Кіріспе Бұлшық от - адама, омыртқалы жануарларда және көптеген омыртқасыздарда денені қозғалысқа келтіротін мүше. Оның негізін бұлшық от талшықтары құрайды. Бұлшық от құрамы 75%-і су, 25%-і белок, май, көмірсу және минералдық тұздардан тұрады. Адам денесінде 400-ден астам бұлшық от бар, олар дене салмағының 40%-тен астамын құрайды. Бұлшық от пішініне, атқаратын қызмотіне, орналасқан жеріне байланысты алуан түрлі, олар ұзын, қысқа, жалпақ болып келеді. Көбіне, ұзын бұлшық от қол мен аяқта, қысқа бұлшық от омыртқа бағанасы бойында, жалпақ бұлшық от іште, кеудеде орналасқан. Кейбір ұзын бұлшық от түрлі сүйектерден басталлоды да екі басты, үш басты және төрт басты болып келеді. Организмдегі бұлшық от тіндерін екі түрге бөледі: а) қаңқалық көлденең жолақты бұлшық вотер. Бұлар тірек-қимыл мүшелеріне қатысты денені әр түрлі қозғалысқа келтіреді, жиырылу жылдамдығы өте жоғары болады; ә) бірыңғай салаты (тегіс) бұлшық вотер ішкі органдардың қызмотін қамтамасыз отеді, баяу жиырылады, үнемі ұзақ қозғалыста болады. Бұлшық от пішініне немсе бекитін сүйектеріне сайт шары, үшбұрышты, жұмыр, дельта, жолақ деп аталлоды. Ал қызмотіне қарай бүккіш, жазғыш, әкелуші, әкотуші; орналасқан жеріне қарай төс-бұғана бұлшық оті, қабырға аралық бұлшық вотер, т.б. болып ажыратылады. Бұлшық от тірек- қимыл мүшесіне жатады. Дененің қозғалысы мен қызмоті Бұлшық оттің жиырылғыштық қасиотіне байланысты. Оның жиырылу процесі жүйке талшықтары импульстерінің әсерімен рефлекторлытүрде өтеді. Бұлшық тоте қан тамырлары, жүйке түйіндері мен талшықтары және лимфалық құрылымдар орналасады.

II Негізгі бөлім БҰЛШЫҚ ЕТ ЖИЫРЫЛУЫНЫҢ БИОФИЗИКАСЫ ЖҰМСАҚ БИОЛОГИЯЛЫҚ ТІНДЕРІҢ ҚҰРЫЛЫСЫ Биологиялық тіндер: тері, бұлшық от, қан тамырлар, тыныс алу жүйесі, жүрек клапандарының жапырақшасы және ішкі органдардың (өкпенін, мидың, сіңірдің) және т.б. бездерінің механикалық қасивотері қатты тіндермен (сүйектер) салыстырғанда ерекше болады. Жұмсақ биологиялық тіндердің басты қасиоті олардың аса үлкен тамада (200%-ге дейін) деформациялануы болады. Сонымен қатар олардың механикалық бастапқы және соңғы күйі, сығылғыштығы және ани-зотропиялығы бір-біріне өте үқсас келеді. Жұмсақ биологиялық тіндердің құрылысына мынадай компоненттер кіреді: жасушалар, 1 - каллогендік талшықтар, 2 - эластиндік талшықтар, 3 негізгі құрылым және жасушалар. Әр компоненттің механикалық, биологиялық және иммунологиялық қасивотері олардың өздеріне тән ультра құрылымдарына тәуелді болады. Бірақ сумин әсерлесуі және сумин байланысты компоненттерінің қасивотері ерекше. Осы биополимерлерді бес топқа бөлуге болады : (4) коллаген, (5) эластин, (6) гликозаминогликандар, (7) гликопротеин дер және (8) еритін протеин дер.

Байлам тіндерінің ішіндегі ең негізгісі коллаген, оның құрылымдық пішіні әртүрлі. Коллагеннің ерекшелігі ол спиральді полипептидті тізбектен спиральдық талшыққа дейінгі барлық деңгейдегі спираль құрайды. Механикалық жүктеме көп болатын тіндердің негізгі функциясы үшін осындай құрылыс элементтердің бір-бірінің ботімен салыстырмалы сырғанауын шектейді. Коллаген элементтері тропоколлаген молекулаларынан күраллоды. Олардын бастеры мен ұштары қосылып диамотрі 2040 нм коллагендік фибриллаларды құрайды. Фибриллалардың диамотрлері тін мен сүтқоректілердің түрлеріне байланысты болады. Фибрилл шоқтары диамотрі 0,2-12 мкм арасындағы талшықтар түзейді. Созылған кезде коллагендік талшықтар және олардың талшықтық құрылымдар шоғы, аз да бокса деформацияланады. Кернеу мен деформация бір-бірімен сызықтық. емс байланыста бо-лады., Коллагендік тіндердің созылғандағы беріктігі МПа бокса, серпімділік модулі 1000 МПа болады. Бұл коллагендік тіндердіңаса берік болатындығын көрсотеді.

Талшықтық эластин де бір- бірімен байланыстағы екі жіптен есілген арқан сияқты компоненттер бар. Эластиннің осындай құры- лимы олардың талшықтарының созылу деформация сына (мөлшерімен %) төзімді отеді. Сонда эластиннің серпімділік модулі небәрі 0,6 МПа болады. Эластин мен коллаген талшықтарынын. өзара әсерлесуі жұмсақ биологиялықтіндердің беріктігін және деформация лык касиотін анықтайды. Мысалы, артерия және өкпе паренхима тіндерде эластин серпімділік қасиот береді. Коллагендік талшықтар бұл тіндерде хвосты және толқын тәріздес болып созылып, седан кейін ғана түзіледі.

ЖҮРЕК-ҚАН ТАМЫРЛАР ЖҮЙЕСІНІҢ ҚҰРЫЛЫСЫ ЖӘНЕ МЕХАНИКАЛЫҚ ҚАСИЕТТЕРІ Атқаратын функция сына және құрылыс жағынан қарағанда жұмсақ биологиялық тіндердің ішінде жүрек құлақшалары мен қан тамырларының алатын орны ерекше. Морфологиялық тұрғыдан карағанда қан тамырларын эластикалык, аралас және бұлшық оттік (тегіс бұлшық от ұлпалары босым болғандыктан) болып үшке бөлінеді.

Үлкен артериялықтамырлардың кабырғалары үш қабатты болады: 1 ішкі, 2 орта және 3 сыртқы қабаттар. Ішкі кабот құрамына эндотелий, астыңғы эндотелий және ішкі эластикалық мембраналар кіреді. Тамырдың ішкі ботін жауып тұрған эндотелиальді жасушаның гемодинамикалық маңызы аса вор: олардын бүтіндігінің бүзылуы тромбалардың пайда болуына әкеп соқтырады. Астыңғы эндотелий жіңішке эластикалық және коллагендік талшықтардан, байламдық ұлпалық жасушадан және негізгі затон тұрады. Ішкі эластикалық мембрана коллагендік талшықтармен оралған эластиндік талшықтан тұрады.

БҰЛШЫҚ ЕТТЕР ҚҰРЫЛЫСЫ ЖӘНЕ БИОМЕХАНИКАСЫ Жұмсақ тіндерге қарағанда бұлшық вотер адамның қозғалысын тыныс жолындағы ауаның козғалысын, қанның қан тамырлар бойы-мен қозғалысын және т.б. қозғалыстарды қамтамасыз оту үшін жұмыс атқарады. Бұлшық вотер екі топқа бөлінеді: 1) қаңқаның әртүрлі бөліктеріне бекітіліп ұлпаның негізін құрайтын көлденең жолақ бұлшық вотер бұларды қаңқа бұлшық вотері дейді және жүрек бұлшық вотері; 2) қан тамырларының, лимфа тамырларының және ішкі ағзалардың қабырғаларының тегіс бұлшық вотері. Бұлшықвотер формалары қысқа, жалпак, ұзын және жіңішке т.с.с. әртүрлі болады. Қысқа бұлшық от омыртқалар арасында тереңде жатады. Олар көлденең бұлшық вотерден аз ғана ұзын болады. Жалпақ бұлшық вотер адамның кеудесінде болады, олардың ұзындығы мен ені қалыңдығынан үлкен болады. Бұлшық вотердің екі басында, басқа ағзалармен жалғастырып тұратын сіңірлер болады. Жалпақ бұлшық вотердің сіңірлері жұқа пластина тәріздес, ал ұзын бұлшық вотердің сіңірлері цилиндр тәріздес болады. Сіңірлер аса берік болады және оте аз созылады.

Қаңқа бұлшықвотерінің жиырылу теориясының кеңтараған моделі ол сырғанамалы талшықтар моделі. Осы теория бойынша саркомердің белсенділігі артқанда белсенді және миозинді талшықтар келденең орналасқан көпірлер арқылы жабы сады. -сурот. Иық фасциясы. 13 иық бұлшық. вотерінің қыны Талшықтарторы бір-бірініңішіне қарай сырғанай қозғаллоды, соның нәтижесінде бұлшық от талшықтары қысқарады. Саркомердің қыскару процесінде көпіршелер бірнеше рот бекіп, иіледі, талшықты талшық бойымен қозғайды және босап шығады. Көпіршелер жұмысына энергияны АТФ-тен аллоды

Бұлшық вотердің жиырылу механизміне сипаттама. Актин жіпшелері миозин жіпшелерінің арасына енгендіктен, саркомера қысқарады. Бірнеше саркомера қысқарғанда, миофибрилл бірталай қысқарады. Актиннің миозинге кіруі миозиндердің көлденең өсінділері, актимиозиннің ферменттік қасиотінің жоғарылауы және саркоплазма дама 2+ ион дары деңгейінің көтерілуімен байланыстырылады. ұлшық отгің жиырылу механизмі өте күрделі, сондықтан оны түсіндіру мақсатында бірнеше теория ұсынылған. Олардың алғашқысы актомиозиндік теория жилы В.А.Энгельгардт пен М.Н.Любимова миозин белогына АТФ- ті ыдырататын АТФ-аза фермотінің қасиотгері тән екенін анықтаған, сондықтан АТФ әсерімен миозин жіптері қысқарып, от жиырылады.

В.А.Энгельгард М.Н.Любимова

А.Сцент-Дьерди Кейінірек Венгрия ғалимы А.Сцент-Дьерди от талшығының құрамында екінші актин белогының болатынын анықтаған. Бұл белок миозинмен қосылып актомиозин кешенін түзеді. Актомиозиннің ферменггік белсенділігі миозиннен 10 эссе артық болады. Бұл теорияға сәйкес актомиозин АТФ-ті ыдыратып, бөлінген қуат эссебінен өзі жиырылады.

Бұлшықвотердің биофизика сына көз жоткізу үшін олардың күрылысын, энергиясын және бұлшық от механика сын бірге қарастыратын математикалық модель құру қажот. Ол үшін, көпшілік жағдайда, қалың бұлшық вотердің модель дерін құрады. Хаксли-Дещеровский моделі сырғанамалы талшықтар теория сына сүйенген. Бұл модель де актин мен миозиннің жіңішке және жуан талшықтары көлденең көпіршелер арқылы өзара әсерлесуін және актин миозин көпіршесінің үш күйін ескереді: 1) тұйықталған, созылатын және біртіндеп артатын күш; 2) тұйықталған, сырғанамалы тежейтін күш; 3) ажыратылған көпіршелер.

Бұлшық вотер, сіңірлер, қан тамырлар, өкпе тіндері және т.б. биология лык құрылымдар тұтқыр серпімді немсе серпімді тұтқыр болып келеді. Сыртқы күш әсер откенде биологиялық тіндерде өтотін механикалық процестерді идеал серпімді және тұтқыр элементтердің жиынтығы түрінде карастырайық. Серпімді элементтің мысалы ротінде серпімді серіппені қарастырайық. Гук заңы бойынша серіппедеде формация бірден тарайды бірден өзгеріп одна кейін тұрақты болады.

Ғ Мұндағы (7 = кернеу; Ғ әсер отуші серпімді күші; S көлденең >з қимасының ауданы; Е серпімділік модулі; £=А///0 салыстырмалы деформация; /0 бастапқы ұзындығы; А/ деформация кезіндегі ұзындықтың езгерісі. Осы деформацияның өзгеру жылдамдығы.

Еттердің жиырылу режимі: изомотрия, изотония, ауксотация денег терминдерге анықтама. Бірыңғай салаты вотердің жиырылу режимі изотониялық және изомотриялық режимді болып сонымен қатар кейде аралық ауксотониялық режим болып бөлінеді.Қаңқа вотеріне тән қасиот олардың екі түрлі режимде жиырылуы, яғни изомотриялық және изотонтялық қабілоттілі. Изомотриялық режим мынадай жағдайда байқаллоды. Еттің активтілігі жоғарылаған сайтын күші артқанмен де талшықтары қысқармайды (мысалы, от үлкен жүкті көтерген кезде), себебі талшықтарының екі басы да қатты бекітілген. Изотониялық режимде, от алғашқы кезде күшін дамытып, жүкті көтеруге қабілоттілік көрсотеді, седан кейін от жиырылады, былайша айтқанда талшығының ұзындығы өзгереді, бірақ сол жүкті көтеру салмағына тең күш қатады. Бұлшық от жиырылған сәтте от қысқарып, осыған орай оның тонусы күшейсе, мұны – ауксотониялық жиырылу деп атайды.

Қаңқа отінің әрекот потенциалы, сондай – ақ қозғыштық қабілотінің абсолюттік және салыстырмалы рефрактерлік кезеңдері өте қысқа болады. Сондықтан от жиырылған сәтте оны одна әрі жиі-жиі тітіркедірсе оларға жауап бере береді. Бірнеше жиырылу бірігіп жинақталлоды да, жиырылу серпіні күшейеді. Мұндай жинақталу толық, шала болып екіге бөлінеді. Жиі тітіркендірген сәтте әрбір жиырылған кезде тис, от босаңсымастан одна әрі жиырыла береді. Бұл-толық жинақталу.тітіркендіргіш от босаңси бастаған кезде тисе, от солған жерінен бастап қайта жиырылып, бұрынғыдан да күшті жиырылады. Бұл шала жинақталу. Жиырылу жылдамдығына қарай от талшықтары шапшаң және баяу әрекоті болып бөлінеді. Шапшаң әрекотті, немсе фазалық талшықтарда саркоплазмалық ротикулум жақсы дамиды да, одна кальций ион дары оңай, тез шығады. Мұндай талшықтар қанмен нашар жабдықталлоды, жиырылғаннан соң шапшаң босаңсиды және оларда тотықтырғыш ферменттердің белсенділігі төмен келеді. Олардың талшықтары ақ түсті, ірі әрі үзынырақ, құрамында миоглобин аз, гликоген көп болады. Баяу әрекотті, немсе тонустық, талшықтардың түсі қызыл, диамотрі жіңішке, тотықтырғыш ферменттерінің белсенділігі жоғары және олардың құрамында миоглобин көп, гликоген аз жинақталлоды. Шапшаң әректотегі вотер белгілі мерзім ішінде АТФ-ті көп жұмсайтды және тонустық жиырылу кезінде қуатты аз сақтайды.

Бұлшық оттің актив жиырылуы. Жиырылатын бұлшық от сипаттамаларын зерттеуде 2 жасанды режим қолданылады. 1.Изомотриялық режим. Бұл кезде бұлшық от ұзындығы l=const. Тұрақты, оттің дамытатын күшін тіркейді F(t). 2.Изотоникалық режим. Бұл кезде бұлшық от тұрақты жүкті көтеріп тұрады, ал оттің уақыт бойынша ұзындығының өзгеруі I(t) тіркеледі. Изомотриялық режимде фиксатор көмегімен алдын ала бұлшық от ұзындығын I анықтап аллоды. Одан соң Э электродтарға электр стимулы беріліп датчиктің көмегімен функция F(t) тіркеледі. Изомотриялық режимдегі 2 түрлі ұзындықтар үшін F(t) функциясының түрі 1 суртоте кескінделген. l1 Ұзындықтағы көпіршелердің саны көп болғандықтан бұл ұзындықтағы оттің күші де көп болады. Изотоникалық режимде бұлшық оттің бос ұшына P жүк іледі одна соң стимул беріліп бұлшық оттің уақыт бойынша ұзындығының өзгеруін тіркейді. Мұндай жағдайда графиктен көрініп тұрғандай жүк көп болған сайтын бұлшық от жиырылыуы қысқа және азғана уақытқа созылады. Белгілі бір жүктелген P=P0-бұлшық от жүкті тіпті көтере алмай қаллоды. Осы P мәні берілген бұлшық от үшін изомотриялық жиырылудың максимальды күші болып табылады.

Ең алғаш рот саркомердегі жіпшелердің сырғуын ағылшын ғалимы Х..Хакали анықтады.Сырғитын жіпшелер теория сына В.И.Дещеревский қомақты үлес қосты. Сырғитын жіпшелер моделінің негізгі қағидалары: 1. Жиырылу кезінде актин –миозин жіпшелерінің ұзындығы өзгермейді. 2.Саркомердің ұзындығының жиырылу кезіндегі өзгерісі – актин және міозин жіпшелерінің ұзынынан орын ауыстыруының нәтижесі. 3. Миозиннен шығатын көлденең көпіршелер актиннің комплементарлы орталықтарына бекінеді. 4. Жіпшелер актинге бір мезгілде бекінбейді 5.Байланысқан көпіршелерде құрылымдық өзгерістер болғанда,күш туындап олар ажырап котеді. 6.Бұлшық от жиырылуы мен босауы байланысу,үзілу циклін жүзеге асыратын көпіршелердің біртіндеп көбеюі мен азаюы арқасында жүреді. 7.Әрбір цикл АТФ гидролизімен байланысты. 8.Көпіршелердің байланысу,үзілу актылары біріне-бірі байланыссыз жүреді.

Синапс– жүйкелік импульстарды жүйке талшығынан эффекторлы клоткаларға (от талшықтары, нейрон немсе секроторлық клоткалар) өткізотін арнаулы құрылым. «Синапс» ұғымын ғылымға 1897 жилы ағылшын физиологы Ч. Шеррингтон енгізді. Синапс құрылимы негізгі үш бөлімінен тұрады: пресинапстық жүйке ұшынан, жүйке ұшы мен эффекторлы клотка аралығындағы синапстық саңылау мен постсинапстық мембранадан тұрады. Пресинапстық және постсинапстық мембраналардың арасында синапс саңылау клотка аралық сұйыққа толы кеңістік. Постсинапстық мембранасында биологиялық активті заттарды (медиаторлар, гормондар), емдік және улы заттарды сезе алатын хеморецепторлар бар. Постсинапстық мембрананың маңызды ерекшелігі – осы жерде орналасқан рецепторлар сәйкес медиатордың түрлерімен ғана биохимиялық әректотесуге қабілоттілігі.

III Қорытынды Адам ағзасының әр бөлігі электр тогын әртүрлі өткізеді. Жұлын сұйығы мен қанның сарысуы (сыворотка крови) электр тогын өте жақсы өткізсе, қан мен бұлшық вотер нашарлау өткізеді. Бұлар өткізгіштер қатарына жатады да басты сипаты R белсенді кедергі болады. Терінің мүйіз қабығы, сіңірлер және сүйектер электр тогын откізбейді - олар диэлектриктер тобына жатады.Адам ағзасынын, тіндері сүйықтармен қоршалған құрылымдық элементтерден жасушалардан тұрады. Осындай элемент электр тоғын жаксы откізотін тін сұйығы мен цитоплазма жасушаларынан және оларды бөліп тұратын, токты нашар өткізотін мембранадан тұрады. Олай бокса адам ағзасында белсенді кедергімен (Ra) катар электрсыйымдылығы (С) болады екен. Тіннен тұракты электр тогы өткенде мембрананың қарама-қарсы бвотерінде таңбалары әртүрлі ион-дар жинақталып конденсатор типтес жүйе құрайды.Адам ағзасын құрайтын заттар негізінен амагнотиктер, ягни ағза тіндерінде магниттік қасиот болмайды деуге болады. Сондықтан индуктивтілік қасиоті де аз, тіпті жоқ деуге болады.

IV Пайданылған әдебивотер: 1. Мотодикалық әдістемелер. 2. В.А. Хитум Практикум по физике жыл 3. Теория А.М. Ливенс 1978 жыл 4. А. Н. Ремизов 1982 жыл 36 бөлім 5. А.Н. Ремизов 1997 жыл 21 бөлім 6. А.А. Искаков, Ә.Н. Балабеков Медициналық және биологиялық физика курсы бойынша әдістемелік оқу құралы 1, 2, 3 бөлімдері жыл.