Budowa makroskopowa i mikroskopowa mięśni, Streszczenia z Biologia

Pobierz Budowa makroskopowa i mikroskopowa mięśni i więcej Streszczenia w PDF z Biologia tylko na Docsity!

Budowa makroskopowa i mikroskopowa mięśni

Wprowadzenie Przeczytaj Film Sprawdź się Dla nauczyciela

Mięśnie to struktury zbudowane z komórek tkanki mięśniowej (miocytów), których podstawową cechą jest kurczliwość (zdolność skracania). Mięśnie są odpowiedzialne za ruch (lokomocję) całego organizmu lub jego części. Mogą być oddzielnymi narządami lub wchodzić w skład narządów innych układów, tworząc w ich obrębie włókna lub warstwy mięśniowe. Ze względu na budowę komórek tworzących mięśnie wyróżnia się mięśnie gładkie oraz poprzecznie prążkowane (mięśnie szkieletowe i mięsień sercowy).

Twoje cele

Omówisz makroskopową budowę mięśni szkieletowych, gładkich oraz serca. Przeanalizujesz mikroskopową budowę tkanki mięśniowej szkieletowej, gładkiej oraz serca. Porównasz budowę i funkcje miofilamentów grubych i cienkich.

Mięśnie szkieletowe są zbudowane z komórek mięśniowych poprzecznie prążkowanych. Współdziałają one ze szkieletem i odpowiadają za ruchy lokomocyjne. Do mięśni szkieletowych należy też przepona. Źródło: Englishsquare.pl Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Budowa makroskopowa i mikroskopowa mięśni

Układ sarkotubularny w miocytach. Błona komórkowa miocytów tworzy liczne wpuklenia, budujące system kanałów i cystern. Źródło: Englishsquare.pl Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Budowa makroskopowa mięśni szkieletowych

Mięśnie szkieletowe to rodzaj mięśni poprzecznie prążkowanych , mających przyczepy do kości szkieletu. Mięśnie szkieletowe zwykle mają dwa punkty przyczepu: początkowy – nieruchomy, i końcowy – ruchomy. W mięśniu szkieletowym można wyróżnić część aktywną (kurczliwą), zwaną brzuścem , oraz ścięgno – część nieaktywną, występującą na jednym lub obu końcach. Brzusiec jest zbudowany z różnej liczby pęczków komórek mięśniowych (włókien mięśniowych, miocytów), otoczonych błoną łącznotkankową zwaną omięsną. Poszczególne włókna otacza wspólna błona zwana śródmięsną , a cały mięsień otacza powięź ( namięsna ), która tworzy rodzaj pochewki zapobiegającej przesuwaniu się mięśnia w czasie skurczu. Powięź otacza również całe zespoły mięśni (np. mięśnie zginacze), utrzymując ich strukturalną jedność. W omięsnej i pomiędzy włóknami mięśniowymi rozgałęziają się naczynia krwionośne i nerwy ruchowe.

Budowa mięśnia szkieletowego. Źródło: Englishsquare.pl Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Podział mięśni szkieletowych

Zarówno kształt, jak i budowa mięśnia zależą od jego funkcji w organizmie. Mięśnie wielodzielne składają się z licznych, krótkich odcinków rozpiętych między szeregowo ułożonymi kośćmi (np. mięśnie międzyżebrowe). Mięśnie płaskie mają kształt wachlarza lub taśmy (np. mięśnie łączące tułów z kończyną, przepona, mięśnie proste i skośne brzucha). Mięśnie okrężne występują wokół otworów narządów i zwykle pełnią funkcję zwieraczy (pęcherza, odbytu). Mięśnie wrzecionowate, cechujące się silnie rozwiniętym brzuścem, obecne są głównie w kończynach. W najbliższych tułowiu częściach kończyn występują mięśnie dwu-, trój- i czterogłowe, o brzuścach podzielonych na części, odpowiadającej im liczbie ścięgien początkowych i pojedynczym ścięgnie końcowym (mięsień czterogłowy uda, mięsień dwugłowy ramienia i in.). W dłoniach i stopach przyczep końcowy może się rozdzielać na dwa, trzy lub większą liczbę ścięgien (np. w mięśniach zginaczach palców). Większość mięśni szkieletowych jest przytwierdzona ścięgnami do kości, niektóre (mięśnie mimiczne) są przyczepione do skóry, inne do torebek stawowych lub powięzi. Nieliczne mięśnie, głównie zwieracze (okrężny ucha, okrężny ust), nie mają ścięgien.

Rodzaje mięśni szkieletowych. Źródło: Englishsquare.pl Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Kierunek ułożenia włókien mięśniowych w stosunku do ścięgien końcowych może być różny: w mięśniu płaskim (np. brzucha) i wrzecionowatym ścięgna leżą w przedłużeniu włókien, w mięśniu pierzastym włókna łączą się ze ścięgnami skośnie. Mięśnie mogą też być poprzegradzane przez krótkie błoniaste ścięgna – smugi ścięgniste (np. mięsień prosty brzucha).

Typy ułożenia włókien mięśniowych w mięśniu. Źródło: Englishsquare.pl Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Źródło: Przedmiotowy model 3D został opracowany przez Englishsquare.pl Sp. z o.o. na podstawie materiału źródłowego zakupionego w ramach serwisu www.turbosquid.com. Jakiekolwiek dalsze użycie tego modelu 3D podlega wszelkim ograniczeniom opisanym w licencji opublikowanej na przywołanej stronie internetowej, tylko do użytku edukacyjnego na zpe.gov.pl.

Budowa mikroskopowa mięśni szkieletowych

Mięśnie szkieletowe zbudowane są głównie z komórek (włókien – miocytów) tkanki mięśniowej poprzecznie prążkowanej szkieletowej. Cechą miocytów tkanki mięśniowej poprzecznie prążkowanej jest organizacja białek aparatu kurczliwego w sarkomery – podstawowe jednostki kurczliwe budujące miofibryle (prążkowanie widoczne jest w obrazach mikroskopowych). Włókna mięśniowe są długie (dochodzą do kilkudziesięciu centymetrów) i unerwione. Towarzyszą im tzw. komórki satelitowe, uczestniczące w procesach wzrostu i regeneracji mięśni.

Miofibryle

Elementami strukturalnymi komórki (włókna) mięśnia poprzecznie prążkowanego są miofibryle – ok. 1000 włókien o średnicy 1–3 μm (mikrometra) przebiegających wzdłuż całej komórki i zajmujących większą część cytoplazmy. Oglądane w mikroskopie, po odpowiednim wybarwieniu lub w świetle spolaryzowanym, ujawniają prążkowanie. Wynika to z ułożenia miofilamentów składających się na pęczki miofibryli. Zbudowane są one z ułożonych naprzemiennie miofilamentów cienkich (aktynowych) i grubych (miozynowych). W miofibrylach można wyróżnić dwa typy prążków:

1. jasne (prążki I, izotropowe) – jednokrotnie załamujące światło spolaryzowane;
2. ciemne (prążki A, anizotropowe) – podwójnie załamujące światło spolaryzowane.

Pokaż warstwy

siebie równolegle, nie łącząc się, dzięki czemu możliwe jest selektywne

aktywowanie poszczególnych włókien przez układ nerwowy i kontrolowanie

siły skurczu.

Prążkowanie miofybryli wynika ze sposobu ułożenia w niej miofilamentów cienkich (aktynowych) i grubych (miozynowych). W połowie prążka I przebiega ciemniejsza linia Z, a w połowie prążka A można wyróżnić jaśniejszą strefę tworzącą prążek H, w środku którego znajduje się ciemniejsza linia M. Źródło: Englishsquare.pl Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Prążek izotropowy (prążek I, jasny) to strefa pojedynczo załamująca światło. Prążki izotropowe położone są między prążkami anizotropowymi. Przedzielone są w połowie ciemną linią Z , rozdzielającą połówki prążka do dwóch sąsiadujących sarkomerów. W obrębie prążka izotropowego występują miofilamenty cienkie (aktynowe). Granicę prążka izotropowego wyznacza początek grubych miofilamentów (ponieważ cienkie miofilamenty ciągną się na obszarze prążka anizotropowego). W czasie skurczu mięśnia prążek izotropowy ulega skróceniu aż do całkowitego zaniku.

Natomiast prążek anizotropowy (prążek A, ciemny) to strefa podwójnie załamująca światło. Jest powtarzającym się elementem miofibryli, ułożonym na przemian z prążkami izotropowymi. Prążki anizotropowe zlokalizowane są w środkowej części każdego sarkomeru. Tworzą je występujące w tym obszarze miofilamenty grube (miozynowe), wyznaczające długość prążków anizotropowych, oraz wnikające między nie od obu końców prążka miofilamenty cienkie. Podczas rozkurczu w środkowej części prążka anizotropowego znajdują się wyłącznie miofilamenty grube tworzące prążek H , środkiem którego biegnie linia M (związana ze strukturami poprzecznymi, łączącymi ze sobą i stabilizującymi miofilamenty grube). W czasie skurczu mięśnia prążek anizotropowy nie zmienia swojej długości, choć prążek H zanika.

Miofilamenty

Mięśnie gładkie występują w ścianach większości narządów wewnętrznych, tworząc pasma lub warstwy. Ułożone są podłużnie bądź okrężnie. Działają niezależnie od woli – pozostają pod kontrolą autonomicznego układu nerwowego. Ich skurcze są powolne i trwają dłużej niż skurcze mięśni szkieletowych, dzięki czemu są bardziej odporne na zmęczenie.

Mięśnie gładkie zbudowane są z komórek tkanki mięśniowej gładkiej. Komórki te mają wrzecionowaty kształt i zwykle są mniejsze niż komórki mięśni poprzecznie prążkowanych. Zawierają pojedyncze jądro komórkowe , a białka ich aparatu kurczliwego nie są zorganizowane w sarkomery, dlatego nie wykazują prążkowania. Mechanizm skurczu jest podobny do mechanizmu w tkance mięśniowej prążkowanej, ponieważ aparat kurczliwy tworzą białkowe włókienka aktynowe i miozynowe (jest ich jednak kilkakrotnie mniej niż we włóknach mięśni poprzecznie prążkowanych) oraz tzw. gęste elektronowo ciałka i taśmy (obszary zakotwiczenia włókienek aktynowych).

Mięsień sercowy

Mięsień sercowy jest rodzajem mięśnia poprzecznie prążkowanego. W obrębie tkanki mięśniowej serca wyróżnia się: właściwe komórki mięśnia sercowego, komórki układu przewodzącego serca oraz komórki wewnątrzwydzielnicze (komórki mioendokrynowe). Właściwe komórki mięśnia sercowego ( kardiocyty , kardiomiocyty) cechuje poprzeczne prążkowanie wynikające ze zorganizowania białek kurczliwych w sarkomery. Są one jednak węższe niż miocyty tkanki szkieletowej, a ich jądra komórkowe położone są w centrum włókna, a nie na obwodzie. Tkanka mięśnia sercowego tworzy zespólnię komórkową (syncytium), miocyty mają rozgałęzienia i wstawki. Dzięki licznym połączeniom komunikacyjnym łączącym komórki mięśnia sercowego, zapewniającym szybkie przekazywanie pobudzenia, komórki poszczególnych części mięśnia sercowego pracują synchronicznie w określonych fazach cyklu pracy serca. Mięsień sercowy kurczy się szybko, ale słabiej niż mięśnie szkieletowe, a jego praca jest niezależne od woli. Więcej na ten temat przeczytasz w e‐materiale: Tkanka węzłowa serca.

Komórki tkanki mięśniowej gładkiej w powiększeniu 400×. Źródło: Berkshire Community College Bioscience Image Library, Wikimedia Commons, licencja: CC 0 1.0.

Komórki mięśnia sercowego. Źródło: Dr. S. Girod, Anton Becker, Wikimedia Commons, licencja: CC BY-SA 3.0.

Słownik

aktomiozyna

kompleks białkowy utworzony z włókienkowatych struktur, tzw. filamentów cienkich (aktynowych) i filamentów grubych (miozynowych); aktomiozyna jest głównym składnikiem wszystkich układów kurczliwych w komórkach, a zwłaszcza w komórkach mięśniowych; wykazuje silną aktywność adenozynotrifosfatazy, powodując rozpad adenozynotrifosforanu (ATP) z uwolnieniem energii niezbędnej do skurczu mięśnia

aktyna

białko kurczliwe budujące filamenty cienkie miofibryli

kardiomiocyty

komórka mięśniowa serca

mięśnie wielodzielne

składają się z licznych krótkich odcinków rozpiętych między szeregowo ułożonymi kośćmi (np. mięśnie międzyżebrowe)

mioblasty

jednojądrzaste, prekursorowe komórki mięśniowe różnicujące się z miotomów w czasie ontogenezy mięśni szkieletowych; mnożą się i stopniowo ulegają fuzji w miotuby,

Film

Film dostępny pod adresem https://zpe.gov.pl/a/DxyKCUeyA Budowa makroskopowa i mikroskopowa mięśni. Źródło: Englishsquare.pl Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Film nawiązujący do treści materiału

Polecenie 1

Polecenie 2

Porównaj budowę mikroskopową tkanki mięśniowej poprzecznie prążkowanej oraz gładkiej, uwzględniając kształt komórek, układ białek kurczliwych oraz ułożenie i liczbę jąder komórkowych.

Wyjaśnij, jakie cechy budowy i funkcji odróżniają tkankę mięśniową serca od tkanki mięśniowej szkieletowej, a jakie od tkanki mięśniowej gładkiej.

Sprawdź się

Pokaż ćwiczenia: 輸 醙 難

Ćwiczenie 1

Przyporządkuj odpowiednie definicje do podanych haseł.

Miocyt

Podstawowa jednostka czynnościowa mięśnia poprzecznie prążkowanego zbudowana z miofilamentów i ograniczona liniami Z.

Mioblast

Jednojądrzasta, prekursorowa komórka mięśniowa, która mnoży się i stopniowo ulega fuzji, dając początek ostatecznym włóknom mięśniowym.

Miofilament cienki (^) inaczej pojedyncze włókno mięśniowe.Dojrzała postać komórki mięśniowej,

Sarkomer

Zbudowany z dwóch skręconych ze sobą łańcuchów aktyny, tropomiozyny i troponiny. Jest częścią podstawowego aparatu kurczliwego mięśnia.

Miofilament gruby

Zbudowany z cząsteczek miozyny. Jest częścią podstawowego aparatu kurczliwego mięśnia.

Ćwiczenie 5

Przyporządkuj prążkom A oraz I odpowiadające im opisy.

Prążek A (anizotropowy)

Prążek I (izotropowy)

W czasie skurczu mięśnia nie zmienia swojej długości.

Składa się z miofilamentów grubych oraz cienkich.

W czasie skurczu ulega skróceniu, aż do całkowitego zaniku.

Występuje w środkowej części sarkomeru.

Inaczej prążek jasny.

Tworzy boczne części sarkomeru.

Jest to strefa pojedynczo załamująca światło.

Składa się jedynie z miofilamentów cienkich.

Jest to strefa podwójnie załamująca światło.

W jego środku znajduje się linia Z.

Inaczej prążek ciemny.

W jego środkowej części znajduje się prążek H i linia M.

Ćwiczenie 6

Ćwiczenie 7

„Wrodzone miopae są chorobami układu mięśniowego, które charakteryzują się zaburzeniami strukturalnymi w obrębie włókien mięśniowych, osłabieniem i deformacją różnych pari mięśni. Konsekwencją tych zaburzeń jest upośledzenie funkcji motorycznych i oddechowych chorych. Pod względem klinicznym chorzy mają bardzo wiele objawów – od ostrych, prowadzących do śmierci we wczesnym okresie noworodkowym, do łagodnych, ujawniających się dopiero w wieku dojrzałym. W obrazach mikroskopowych mięśni zmiany strukturalne przybierają postać nitkowatych wtrętów obecnych w sarkoplazmie lub jądrze komórkowym, czapeczkowatych struktur umieszczonych obwodowo w komórce (...), nieregularnej linii Z, czy też zmian w położeniu jąder komórkowych”.

Źródło: Katarzyna Robaszkiewicz, Joanna Moraczewska, Wrodzone miopae – choroby mięśni szkieletowych związane z zaburzeniami struktury i funkcji filamentu aktynowego, „Postępy Higieny i Medycyny Doświadczalnej” 2011, nr 65, s. 347-356.

Na podstawie powyższego fragmentu artykułu oceń, czy zmiany w położeniu struktur wewnątrz komórek mięśniowych mają wpływ na funkcjonowanie organizmu człowieka. Odpowiedź uzasadnij.

Dla nauczyciela

Autor: Anna Juwan

Przedmiot: Biologia

Temat: Budowa makroskopowa i mikroskopowa mięśni

Grupa docelowa: uczniowie III etapu edukacyjnego – kształcenie w zakresie podstawowym i rozszerzonym

Podstawa programowa: Zakres podstawowy Treści nauczania – wymagania szczegółowe V. Budowa i fizjologia człowieka.

8. Poruszanie się. Uczeń:

5. przedstawia budowę mięśnia szkieletowego (filamenty aktynowe i miozynowe, miofibrylla, włókno mięśniowe, brzusiec mięśnia); Zakres rozszerzony Treści nauczania – wymagania szczegółowe XI. Funkcjonowanie zwierząt.

2. Porównanie poszczególnych czynności życiowych zwierząt, z uwzględnieniem struktur odpowiedzialnych za ich przeprowadzanie.

7. Poruszanie się. Uczeń: f) przedstawia budowę mięśnia szkieletowego (filamenty aktynowe i miozynowe, miofibrylla, włókno mięśniowe, brzusiec mięśnia),

Kształtowane kompetencje kluczowe:

kompetencje cyfrowe; kompetencje osobiste, społeczne i w zakresie umiejętności uczenia się; kompetencje matematyczne oraz kompetencje w zakresie nauk przyrodniczych, technologii i inżynierii.

Cele operacyjne ( językiem ucznia):

Omówisz makroskopową budowę mięśni szkieletowych, gładkich oraz serca. Przeanalizujesz mikroskopową budowę tkanki mięśniowej szkieletowej, gładkiej oraz serca. Porównasz budowę i funkcje miofilamentów grubych i cienkich.

Strategie nauczania:

konstruktywizm; konektywizm.

Metody i techniki nauczania:

z użyciem komputera; ćwiczenia interaktywne; praca z filmem; mapa myśli; gwiazda pytań.

Formy pracy:

praca indywidualna; praca w grupach; praca całego zespołu klasowego.

Środki dydaktyczne:

komputery z głośnikami, słuchawkami i dostępem do internetu; zasoby multimedialne zawarte w e‐materiale; tablica interaktywna/tablica, pisak/kreda; telefony z dostępem do internetu.

Przed lekcją:

1. Uczniowie zapoznają się z treścią w sekcji „Przeczytaj”.

Przebieg lekcji

Faza wstępna:

1. Nauczyciel wyświetla na tablicy temat lekcji oraz cele zajęć, omawiając lub ustalając razem z uczniami kryteria sukcesu.
2. Wprowadzenie do tematu. Nauczyciel pyta uczniów, czy na podstawie przeczytanego przed lekcją e‐materiału potrafią wskazać związek między funkcją danego mięśnia a jego budową. Uczniowie udzielają swobodnych odpowiedzi.

Faza realizacyjna:

1. Praca z multimedium („Film”). Uczniowie zapoznają się z poleceniami do filmu, następnie nauczyciel wyświetla multimedium. Uczniowie wynotowują informacje niezbędne do rozwiązania poleceń i po zapoznaniu się z filmem uzupełniają odpowiedzi. Wybrane osoby przedstawiają rozwiązania na forum klasy.