தசைச் சுருக்க இயக்கமுறை
Mechanism of Muscle Contraction
கால்சியம் எதையும் இழுப்பதில்லை. அது ட்ரோபோனினுடன் பிணைந்து, ட்ரோபோமயோசினை ஆக்டினின் செயல்மிகு இடங்களிலிருந்து விலக்குகிறது — அதன் பிறகுதான் மயோசின் தலைகள் ஆக்டினைப் பிடிக்க முடியும். இந்த ஒரு படிதான் இந்த அத்தியாயத்தில் NEET-இன் விருப்ப வினா.
கருத்து விளக்கம்
தசைச் சுருக்கத்தை வழுக்கும் இழைக் கொள்கை (sliding filament theory) சிறப்பாக விளக்குகிறது: மெல்லிய இழைகள் தடிமனான இழைகளின் மீது வழுக்கிச் செல்வதால் தசை இழை சுருங்குகிறது. இது மைய நரம்பு மண்டலம் இயக்க நியூரான் வழியாக அனுப்பும் சமிக்ஞையால் தொடங்குகிறது. ஒரு இயக்க நியூரானும் அதனுடன் இணைந்த தசை இழைகளும் சேர்ந்து ஒரு இயக்க அலகு (motor unit). இயக்க நியூரானுக்கும் தசை இழையின் சார்கோலெம்மாவுக்கும் இடையிலான சந்திப்பு நரம்பு-தசைச் சந்திப்பு அல்லது இயக்க முனைத்தட்டு. இந்தச் சந்திப்பை அடையும் நரம்புச் சமிக்ஞை அசிட்டைல்கோலின் எனும் நரம்புக்கடத்தியை வெளியிடுகிறது; இது சார்கோலெம்மாவில் செயல் மின்னழுத்தத்தை உருவாக்குகிறது. இது தசை இழை முழுவதும் பரவி சார்கோபிளாசத்திற்குள் கால்சியம் அயனிகளை வெளியிடச் செய்கிறது. Ca2+ அளவு அதிகரிப்பதால் கால்சியம் ஆக்டின் இழைகளிலுள்ள ட்ரோபோனினின் ஒரு துணை அலகுடன் பிணைந்து, மயோசினுக்கான செயல்மிகு இடங்களின் மறைப்பை நீக்குகிறது. ATP நீராற்பகுப்பின் ஆற்றலைப் பயன்படுத்தி மயோசின் தலை இப்போது ஆக்டினில் திறந்த செயல்மிகு இடங்களுடன் பிணைந்து குறுக்குப் பாலத்தை (cross bridge) உருவாக்குகிறது. இது இணைந்த ஆக்டின் இழைகளை A பட்டையின் மையத்தை நோக்கி இழுக்கிறது; இந்த ஆக்டின்களுடன் இணைந்த Z கோடுகளும் உள்நோக்கி இழுக்கப்பட்டு சார்கோமியர் குறுகுகிறது — அதாவது சுருக்கம். குறுகும்போது I பட்டைகள் குறைகின்றன, A பட்டைகள் தங்கள் நீளத்தைத் தக்கவைக்கின்றன. மயோசின் ADP மற்றும் Pi-ஐ விடுவித்து தளர்வு நிலைக்குத் திரும்புகிறது; புதிய ATP பிணைந்து குறுக்குப் பாலம் உடைகிறது; மயோசின் தலை மீண்டும் ATP-ஐ நீராற்பகுக்க, குறுக்குப் பாலம் உருவாதல்-உடைதல் சுழற்சி மீண்டும் நடந்து மேலும் வழுக்குதல் ஏற்படுகிறது. Ca2+ அயனிகள் சார்கோபிளாசக் குழிகளுக்குள் மீண்டும் பம்ப் செய்யப்பட்டு ஆக்டின் இழைகள் மறைக்கப்படும் வரை இது தொடர்கிறது; இதனால் Z கோடுகள் அவற்றின் இயல்பான நிலைக்குத் திரும்புகின்றன — தளர்வு. தசைகள் மீண்டும் மீண்டும் இயக்கப்பட்டால் கிளைக்கோஜனின் காற்றில்லா சிதைவால் லாக்டிக் அமிலம் சேர்ந்து களைப்பு (fatigue) ஏற்படலாம்.
இது ஏன் முக்கியம்
நரம்பு சொல்லும்போது மட்டுமே தசைகள் சுருங்க வேண்டும்; கால்சியம் வரும் வரை மயோசினின் பிணைப்பு இடங்களை மறைத்து வைப்பதால் நரம்புச் சமிக்ஞையே இயக்க-நிறுத்த சுவிட்சாகிறது.
NEET பார்வை
வரிசை: இயக்க நியூரான் → நரம்பு-தசைச் சந்திப்பில் ACh → சார்கோலெம்மாவில் செயல் மின்னழுத்தம் → சார்கோபிளாச வலைப்பின்னலிலிருந்து Ca2+ வெளியீடு → Ca2+ ட்ரோபோனினுடன் பிணைவு → செயல்மிகு இடங்கள் திறப்பு → மயோசின் தலை (ATP ஆற்றலால்) குறுக்குப் பாலம் → ஆக்டின் A பட்டை மையம் நோக்கி இழுப்பு → Z கோடுகள் உள்நோக்கி. சுருக்கத்தின்போது: I பட்டை குறுகும், H மண்டலம் மறையும், A பட்டை மாறாது, சார்கோமியர் குறுகும். Ca2+ மீண்டும் பம்ப் → தளர்வு. லாக்டிக் அமிலம் → களைப்பு.
மருத்துவ முக்கியத்துவம்
கடுமையான உடற்பயிற்சிக்குப் பின் ஏற்படும் தசைப்பிடிப்பும் களைப்பும் காற்றில்லா கிளைக்காலிசிஸால் லாக்டிக் அமிலம் சேர்வதுடன் தொடர்புடையவை. இரத்தத்தில் கால்சியம் குறைவாக இருந்தால் நரம்புகளும் தசைகளும் அதிகம் தூண்டப்பட்டு டெட்டனி (tetany) ஏற்படுகிறது.
விரிவான குறிப்புகள் (ஆங்கிலத்தில்)
Introduction
According to the sliding filament theory, a muscle shortens because thin actin filaments slide over thick myosin filaments — without either filament changing its own length.
Core concept
Motor unit = motor neuron + its muscle fibres. Neuromuscular junction (motor end plate) → acetylcholine → action potential in sarcolemma → Ca2+ released into sarcoplasm → Ca2+ binds troponin → masking of active sites removed → myosin head (energy from ATP hydrolysis) binds actin = cross bridge → actin pulled towards centre of A band → Z lines pulled inward → sarcomere shortens. Bands: I band reduces, A band retains length, H zone reduces/disappears. Myosin releases ADP + Pi → new ATP binds → cross bridge breaks → ATP hydrolysed → cycle repeats. Relaxation: Ca2+ pumped back to sarcoplasmic cisternae → actin masked → Z lines return. Fatigue: lactic acid from anaerobic breakdown of glycogen.
Go deeper
Sustained contraction due to lack of relaxation between successive stimuli is called tetanus (a physiological state, different from the disease tetanus and from tetany caused by low Ca2+).
From Class 10
Class 10 said muscles contract when nerves stimulate them. This concept shows what happens inside the sarcomere when they do.