Kasılma Mekanizmasına Giriş

Kas dokuları uyarı ile kasılıp gevşeyebilen dokulardır ve çizgili kasların çalışabilmesi için dışarıdan uyartı almaları gerekir. Uyartı ile birlikte miyofilamentleri oluşturan aktin ve miyozin proteinleri aktive olurlar, kasılma/gevşeme süreçleri gerçekleşir. Bir kasılma/gevşeme evresine “Kas Sarsı” adı verilir.

Her uyartı tepkiye neden olmaz. Tepkinin oluşabilmesi için uyartının belirli bir şiddet eşiğinin üstünde olması gerekir.

Tepkiye, yani kasılma ve gevşemeye yol açan minimum uyartıya eşik şiddeti denir. Kaslar eşik şiddetinin altındaki uyartılara tepki göstermezken üzerindeki her uyartıya aynı tepkiyi gösterirler, tepkinin şiddeti değişmez. Bu tepkilere aksiyon potansiyeli denilmektedir. Her ne kadar kas hücrelerinin uyartıya verdiği tepki şiddeti değişmiyor olsa da, her kas hücresi, ya da telinin uyarılabilme eşiği farklıdır. Öncelikle daha düşük şiddette uyarılabilen kas teli tepki gösterir, giderek daha yüksek şiddette uyarılan teller tepki gösterilirler. Eşik şiddeti arttıkça tepki şiddeti de artar. Uyarılan bölgede uyarılacak başka kas teli kalmadığında ise uyartı şiddeti artsa da verilen tepki değişmez.

Kaslar uyartıya anında karşılık veremezler. Geçen süreye gizli evre adı verilir. Bu esnada aksiyon potansiyeli başlatılır ve kasılma gerçekleşir. Kasılmanın ardından da gevşeme sürecine girilir.

Yukarıdaki görselde kas sarsının evreleri gösterilmiştir.

Bazı durumlarda iki uyartı arasında yeterli süre geçmeyebilir. Yani, kasılmanın ardından kas yeterince gevşeyerek gelecek yeni uyartıya hazır hale gelememiş olabilir. Bu durumda kas tam olarak gevşemeden tekrar kasılmaya zorlanır. Buna “Fizyolojik Tetanoz” adı verilir, yaygın bilinen ismi ise kramptır.

Kas kasılması “Kayan Filamentler Modeli” ile açıklanmaktadır. Mikroskobik gözlem altında kas telciği (miyofibril) bantlaşmış bir görüntü sunar. Buna göre her sarkomer belirli bantlardan oluşur ve kasılma bu bantlar arasındaki etkileşim ile gerçekleşir. Aşağıdaki görsellerde sarkomer içinde yer alan bantları görebilirsiniz.

Bantlı model yaklaşımı pratik bir düşüncenin ürünüdür zira esasında ortada bant yoktur. Var olanlar ince ve kalın filametlerdir. Kasılma ve gevşeme sırasında ince filamentler birbirlerine doğru yaklaşıp uzaklaşırlar, kalın filamentler ise yer değiştirmezler. Ne var ki, dışarıdan bakan bir gözlemci bu olaylar gerçekleşirken kısalan, uzayan ve kaybolan, farklı renk tonlarındaki bantları görecektir. Zira, aktin proteinlerinin bulunduğu bölge ince yapıda olduğu için ışığı az kırar ve açık renkli görünür. Miyozin proteinlerinin bulunduğu filamentler ise kalındır ve ışığı çok kırar. Mikroskop altında koyu renkte görünür. Her iki filamentin üst üste geldiği bölgede ise ışık çok daha fazla kırılır ve en koyu renk tonu bu bölgede görülür.

Aşağıdaki görselde gevşeme ve kasılma esnasında filamentlerin davranışı gösterilmiştir.

Görselden de anlaşılacağı üzere ince filamentler, yani aktinler, gevşeme sırasında birbirlerinden uzaklaşırken, kasılma esnasında birbirlerine yaklaşırlar. Bu esnada kalın filamentler, miyozinler yer değiştirmezler.

Z çizgisi uç uca eklenen iki sarkomerin sınırını belirler. İnce filamentler bu çizgilere tutunurlar. İki Z çizgisi arasını sarkomer olarak adlandırabiliriz. Dediğim gibi bantlar, dışarıdan bakıldığında görülen çizgisel değişiklikle, farklı ren tonlarıyla ilişkilidir.kısaca üstünden geçecek olursak;

A bandı miyozinin boyunu tanımlar. Kasılma ve gevşeme esnasında ne miyozin ne de aktin filamentlerinin boyu değişir. Haliyle A bandının boyu da değişmez.

H bölgesi her iki ince filamentin, yani aktinlerin arasındaki mesafeyi ifade eder. Kasılma sırasında H bandı kısalarak kaybolurken gevşeme sırasında uzar.

I bandı sarkomerin sınırı olan dikey Z çizgisi ile kalın filamentin, yani miyozinin arasındaki mesafeyi ifade eder. I bandı kasılma sırasında kaybolur, gevşeme sırasında ortaya çıkar.

Tam kasılma sırasında sadece A bandını görebiliriz, diğer bantlar kaybolurlar.

Kasılma sırasında kasın boyu kısalırken, gevşeme sırasında uzar. Öte yandan hacim ve kütlesi değişmez. Haliyle kasılma sırasında enine genişleme gerçekleşir. Gevşeme sırasında ise kas incelir, genişliği azalır.

Kaynakça:

• Noakes, T. D. (2002). Lore of Running. Chapter 1, 3-23
• Gülmez, T. Mühendislik Biyolojisi. Bölüm 9
  Kas Fizyolojisi
• Hayvan Biyolojisi ve İnsan Destek ve Hareket Sistemi-Kaslar
• Çizgili Kasların Kasılma Mekanizması