กายวิภาคศาสตร์ (Anatomy)
By... ครูชนกกมล ลาภหลาย (ครูฟาง)
โครงสร้างและการทำงานของกล้ามเนื้อโครงร่าง (skeletal muscle)
กล้ามเนื้อประกอบด้วยมัดกล้ามเนื้อ (muscular bundle หรือ muscular fascicle) ซึ่งแต่ละมัดประกอบด้วย เซลล์กล้ามเนื้อหรือเส้นใยกล้ามเนื้อ (muscle fiber) จํานวนมาก และแต่ละเซลล์กล้ามเนื้อจะประกอบด้วยเส้นใยกล้ามเนื้อเล็ก (myofibril) เรียงตลอดความยาวโดย
ในแต่ละเส้นใยกล้ามเนื้อเล็ก (myofibril) ประกอบขึ้นจากโปรตีนแอกทิน (actin) และไมโอซิน (myosin) เรียงตัวเป็นหน่วยย่อยซ้ำๆ กันเรียกว่า ซาร์โคเมียร์ (sarcomere)
โครงสร้างและการทำงานของกล้ามเนื้อโครงร่าง (skeletal muscle)
โครงสร้างของซาร์โคเมียร์ (sarcomere) เป็นหน่วยที่เรียงซ้ำกันไปภายใน myofibril เมื่อทําการศึกษา sarcomere ด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน (TEM) พบว่ามีลักษณะเห็นเป็นแถบหนาบางเรียงสลับกัน โดยส่วนที่เป็นแถบบางจะเกิดจากโปรตีนแอกทิน (actin) ขณะที่ส่วนหนาจะเกิดจากโปรตีนไมโอซิน (myosin) ซึ่งโปรตีนทั้งสองชนิดนี้ทําหน้าที่ เกี่ยวข้องโดยตรงกับการหดและคลายตัวของกล้ามเนื้อโครงร่าง โครงสร้างของชาร์โคเมียร์แบ่งออกเป็นบริเวณต่าง ๆ ได้ดังนี้
โครงสร้างและการทำงานของกล้ามเนื้อโครงร่าง (skeletal muscle)
โครงสร้างของชาร์โคเมียร์แบ่งออกเป็นบริเวณต่าง ๆ ได้ดังนี้
1. บริเวณ Z Line เป็นบริเวณที่กั้นแยกระหว่าง sarcomere แต่ละอันออกจากกัน
2. บริเวณ I band เป็นบริเวณที่พบเฉพาะโปรตีนแอกทิน (actin) เพียงอย่างเดียว เห็นเป็นแถบบาง
3. บริเวณ A band เป็นบริเวณของโปรตีนไมโอซิน (myosin) ทั้งหมด ซึ่งอาจมีแอกทินซ้อนเหลื่อมกันอยู่
4. บริเวณ H zone เป็นบริเวณที่พบเฉพาะโปรตีนไมโอซินเท่านั้น ไม่พบโปรตีนแอกทิน
5. บริเวณ M Line เป็นบริเวณกึ่งกลางของแต่ละซาร์โคเมียร์ (sarcomere)
การหดตัวของเซลล์กล้ามเนื้อโครงร่างเกิดจากการเลื่อนของโปรตีนแอกทิน (actin) เข้าหากัน ในแนวกึ่งกลางของแต่ละ sarcomere (Z- line สั้นลง) ขณะที่โปรตีนไมโอซินจะอยู่กับที่
- เมื่อเซลล์กล้ามเนื้อโครงร่างมีการหดตัว ส่วนของ I band และ H Zone จะหดสั้นลง ขณะที่ส่วนของ A band จะคงที่
การหดตัวของกล้ามเนื้อ (muscle contraction)
โครงสร้างและการทำงานของกล้ามเนื้อโครงร่าง (skeletal muscle)
โครงสร้างของ actin และ myosin
ทฤษฎี sliding-filament theory
ระยะพัก : (กล้ามเนื้อคลายตัว)
- ไม่มีการจับกันระหว่าง myosin และ actin เพราะ tropomyosin ปิดบัง ตําแหน่งไม่ให้ myosin มาเกาะ actin ดังนั้นกล้ามเนื้อจึงไม่สามารถหดตัวได้
กลไกการหดตัวของกล้ามเนื้อ
1. การหดตัวของกล้ามเนื้อเริ่มจากเซลล์ประสาทสั่งการ (motor neuron) หลั่ง acetylcholine
มาที่กล้ามเนื้อโครงร่าง ส่งผลให้ sarcoplasmic reticulum (SR) ปล่อย Ca2+ ออกมาอย่างรวดเร็ว
2. Ca2+ จับกับ troponin ของ actin ทําให้โครงสร้างของ tropomyosin ขยับออก
ทฤษฎี sliding-filament theory
ทฤษฎี sliding-filament theory
กลไกการหดตัวของกล้ามเนื้อ
3. ส่วนหัวของไมโอชิน เรียกว่า myosin head จับกับ ATP ทําให้อยู่ในสภาพที่มีพลังงานต่ำ
4. ATP มีการสลายตัวเป็น ADP และ Pi จะมีการปลดปล่อยพลังงานออกมา พลังงานที่ปล่อยออกมานี้จะช่วยให้ myosin head ยกสูงขึ้นอยู่ในสภาพที่มีพลังงานสูง เข้าไปจับกับแอกทินที่บริเวณ myosin-binding site แล้วเกิดเป็น crossbridge
5. myosin head ดันแอกทินเข้าสู่กึ่งกลาง sarcomere ทำให้เกิดการหดตัวของกล้ามเนื้อ
6. ADP และ Pi หลุดออกไป จะส่งผลให้ myosin head กลับเข้ามาสู่สภาพที่มีพลังงานต่ำอีกครั้ง