Hjertemuskulaturen Contraction

Den rytmiske hjerteslag er et resultat af den kollektive sammentrækning og afslapning af atrielle og ventrikulære muskler. Følgende Buzzle artikel beskriver mekanismen for hjertemusklen sammentrækning, herunder også i hjertets aktionspotentiale potentiale, excitation-kontraktion kobling, og på tværs af broen cyklus. Om en tredjedel af volumenet af en hjertemuskel celle er optaget af mitokondrier (kraftcenter af cellen). Dette er grunden til hjertet muskler kan trække sig sammen og slappe kontinuerligt, uden at blive træt.

Myocardium, sammensat af bundter af kardiale muskelfibre, danner det midterste lag af hjertevæggen. Den koordinerede sammentrækning af disse muskelfibre er ansvarlig for pumpefunktion af hjertet.

Svarende til skelet muskler, er disse muskler tværstribet, og indeholder myofibriller bestående af tykke og tynde protein filamenter, kaldet myosin og actin hhv. Disse muskelceller er forbundet via indskudte diske og gap junctions, at danne forgrenede muskelfibre.

Sarcotubular Systemet består reticulum og store tværgående tubuli (T-tubuli), dannet gennem invagination af sarcolemma (plasmamembranen af muskelcellerne).

processen med Cardiac muskelsammentrækning

Heart muskelsammentrækning er en myogen sammentrækning, og udløses gennem en handling potentiale, som er indledt af pacemaker celler i

sinoatriale (SA ) node

eller

atrioventrikulær (AV) node

. På grund af tilstedeværelsen af ​​interkalerede diske og gap junctions, aktionspotentialet spreder hurtigt til andre hjerteceller. Således muskelceller blive ophidset, og kontrakt som en enkelt enhed kaldet

funktionelle syncytium

hjertet muskler danner to sådanne syncytia -.

atrial syncytium

og

ventrikel syncytium

. En systole er den periode, hvor hjertet muskler kontrakt, mens diastolen er den periode, hvor hjerte muskler slappe af. Den perfekt reguleret sammentrækning af atrial syncytier efterfulgt af ventrikulære syncytia giver anledning til den typiske rytmiske hjerteslag.

Action PotentialAction potentiale refererer til ændringen i membranpotentiale, der opstår på grund af bevægelse af natrium (Na

+), kalium (K

+), og calcium (Ca

2+) ioner over sarcolemma. Bevægelsen af ​​disse ioner sker gennem intermembrane pumper eller kanaler, hvoraf nogle åbner og lukker i en spænding-afhængig måde.

Typisk hvilende membranpotentiale af en kardiel celle er -85 til -95 mV, og vedligeholdes af den udadgående bevægelse af K

+ ioner gennem specialiserede kalium kanaler kaldet

læk kanaler

. De forskellige faser i en typisk handling potentiale i en hjertemusklen celle er blevet illustreret og beskrevet nedenfor

Fig

Action potentiale for en ventrikulær Myocyte► Fase 0:.. Rapid Depolarisering

for aktionspotentialet at udvikle, hurtig depolarisering (tab af negativ ladning) af membranen er nødvendig. Dette sker gennem en hurtig tilstrømning af Na

+ ioner gennem spændingsfølsomme natriumkanaler. Som et resultat af dette, membranpotentialet stiger fra -85 til 0 mV, og derefter skyder når en værdi på +20 til +30 mV

► Fase 1:. Delvis Repolarisering Salg The natriumkanaler tæt, og spændingsfølsomme kaliumkanaler åbne op, hvilket fører til en udadgående bevægelse af K

+ ioner. Dette korrigerer overskridelse membranpotentialet, og reducerer værdien til omkring 20 til -10 mV

► Fase 2:. Plateau

Denne lange fase omfatter vedligeholdelse af membranpotentialet nær 20 mV. Det er kendetegnet ved en langsom tilstrømning af Ca

2 + ioner gennem spændingsafhængige calcium kanaler kaldet

L-typen calciumkanaler

. Denne tilstrømning af Ca

2 + ioner fra den ekstracellulære væske er unik for hjertemuskelceller, og er ikke påkrævet for sammentrækning af skeletmuskulatur.

Udadgående bevægelse af positive ioner opnås ved lukning af kaliumkanaler. Dette forhindrer repolarisering af membranen, og fastholder plateaufasen. Det er i denne fase, at disse muskler aktivt kontrakt i excitation-kontraktion kobling, og på tværs af broen cyklus

► Fase 3:. Repolarisering

I denne fase membranen repolarized, og membranpotentialet igen kommer ned til den hvilende potentiale. Det opnås gennem lukning af de langsomme calciumkanaler, og åbning af de spændingsafhængige afhængige og calcium-afhængige kaliumkanaler, samt gennem

natrium-calcium vekslere

.

► Fase 4 : hvilende potentiale

Når hvilende potentiale er nået, de spændingsafhængige kaliumkanaler tætte, og læk-kanaler (der er ansvarlige for at opretholde den hvilende potentiale) åben. Det er den fase, hvor musklerne er inaktive.

Refraktær periode

tidsintervallet mellem stimulering af en muskelfiber, og den efterfølgende sammentrækning, inden for hvilken muskelfibrene ikke kan stimuleres igen, kaldes ildfast periode. I denne periode, er musklen ikke reagerer på de elektriske stimuli. Disse muskler udviser en lang refraktær periode, i sammenligning med skeletmuskler, hvilket sikrer, at tilstrækkelig tid er tilgængelig til påfyldning og tømning af kamrene i hjertet. Desuden kan de ikke tetanized grund af den lange refraktære periode.

Excitation-sammentrækning CouplingThe sekvens af begivenheder, der ledsager ændringerne i elektrisk aktivitet og calciuminflux, til aktivering af kontraktile maskiner af muskelcellen betegnes excitation- sammentrækning kobling. Disse hændelser forekommer under plateau fase.

Tilstrømning af Ca

2 + ioner gennem sarcolemma og T-tubuli, fører til en lokal stigning i koncentrationen af ​​Ca

2 + ioner inde i celle.

Dette stimulerer frigivelsen af ​​Ca

2 + ioner fra reticulum, hvilket medfører en samlet stigning i den intracellulære calcium koncentration. Dette er kendt som

calcium-induceret calcium frigivelse

.

Øget koncentration af Ca

2 + ioner aktiverer kontraktile maskiner, der omfatter actin og myosin filamenter, og udløser cross-bro cyklus.

The Cross-bro CycleCross-broer eller myosin hoveder refererer til fremskrivninger, der opstår fra myosin filamenter, og strække sig mod actinfilamenter. På tværs af broen cyklus er den proces, hvorigennem de actinfilamenter glide hen myosin filamenter, hvorved den samlede længde af hver sarkomer reducerende. På tværs af broen cyklus i hjertemuskelceller ligner dem, der forekommer i skeletmuskelceller, og er også kendt som

glidende filament mekanisme

.

Den sarkomerer er afhængige af calcium på grund af to komplekse proteiner kaldet

troponin C

tropomyosin

. Tropomyosin er en tynd filament bestående af to sammenflettede polypeptider, og er bundet til de actinfilamenter på en sådan måde, at det blokerer myosin-bindingssteder på actin. De tropomyosin molekyler holdes i denne position ved et sæt af calcium-bindende kugleformede proteiner kaldet troponin C.

stigning i intracellulære resultater calcium niveau i bindingen af ​​Ca

2 + ioner til troponin C molekyler, fører til en konformationel ændring i troponin C.

Dette forårsager de tilknyttede tropomyosin molekyler til at bevæge sig, udsætter myosin-bindingssteder på actin. Dette bevirker myosin hoveder til at binde tæt til actinfilamenter.

Adenosintriphosphat (ATP) molekyle binder til myosin hovedet får det til at løsne sig fra glødetråden actin. Denne ATP molekyle hydrolyseres af myosin ATPase giver anledning til adenosindiphosphat (ADP) og uorganisk phosphat (Pi), således at aktivere myosin hovedet.

Strømforsynede myosin hovedet binder til actinfilamenter, hvilket udløser en frigivelse af hydrolyseprodukterne. Frigivelsen af ​​ADP og Pi giver anledning til en magt slagtilfælde, der forårsager glødetråden actin til at glide.

Anden ATP-molekyle nu binder sig til myosin hovedet, indlede cyklen igen. Den kollektive indsats af flere myosin hoveder medfører sammentrækning af sarkomerer.

Ved slutningen af ​​plateauet fase cytoplasmatisk Ca

2 + ioner transporteres tilbage i reticulum, og bliver skubbet ud gennem natrium-calcium vekslere. Reduktionen i cytoplasmatiske calciumkoncentration forårsager dissociation af Ca

2 + ioner fra troponin C, hvilket bevirker afslapning af sarkomerer.

Atrierne og ventriklerne kontrakt og slappe skiftevis på grund af den utrolig elektriske ledningssystem af hjertet . Dette sikrer en effektiv funktion af det kardiovaskulære system, samt rettidig transport af oxygen og næringsstoffer kræves af hver celle i kroppen.