ماهیچه
ماهیچه یا عضله یکی از بافت های مهم تشکیل دهنده سیستم حرکتی بدن است. وظیفه اصلی عضله اعمال نیرو و به دنبال آن ایجاد حرکت است. این حرکت می‌تواند در ارگان‌های داخلی بدن مانند قلب یا دستگاه گوارشی و یا در استخوان ها و اندام ها باشد.
یک سلول ماهیچهای که در زیست‌شناسی به عنوان «میوسیت» (Myocyte) شناخته می‌شود، یک سلول جانوری تخصص یافته‌ای است که می‌تواند طول خود را با استفاده از یک سری پروتئین‌های حرکتی ویژه درون سلولی، تنظیم کند. در انقباضات «سلول‌های ماهیچهای» (Muscle Cell) چندین پروتئین مرتبط کمک می‌کنند، اما به طور ویژه «اکتین» (Actin) و «میوزین» (Myosin) رشته‌های ضخیم و نازکی را تشکیل می‌دهند که در کنار یکدیگر پیچ می‌خورند تا واحدهای کوچک یک سلول ماهیچه، منقبض شوند.
به این واحدهای موجود در سلول‌های ماهیچهای «سارکومر» (Sarcomeres) می‌گویند. از توالی سارکومرها، تارچه‌ها یا میوفیبریل‌های ماهیچهای ساخته می‌شوند و بسیاری از آن‌ها از انتهای خود، به یکدیگر می‌چسبند و رشته‌های بزرگی به نام فیبرها یا تارهای ماهیچهای را می‌سازند.
یک سلول عضلانی، در مقایسه با سلول‌های دیگر بدن، بسیار بلند است. این سلول‌ها دارای هسته‌های زیادی هستند که بر روی غشای سلولی فشرده می‌شوند. بسیاری از سلول‌های ماهیچهای به هم اتصال می‌یابند تا فیبرهای بلندی را بسازند و در نهایت بافت ماهیچهای را تشکیل دهند.
انواع
در حالت کلی ماهیچه های بدن را به سه دسته کلی ماهیچه های صاف، قلبی و اسکلتی تقسیم‌بندی می‌کنند. همچنین ماهیچه ها را بر اساس نوع عملکردی که در بدن دارند، به دو دسته ارادی و غیر ارادی طبقه‌بندی می‌کنند.
ماهیچه های صاف
ماهیچه های صاف که حدود ۱۰ درصد از ساختار بدن را تشکیل می‌دهند؛ در اندام هایی مانند روده و معده، ماهیچه های خودکار دیواره رگ ها را تشکیل می‌دهند. سلول های ماهیچه های صاف دوکی شکل و باریک بوده و به شکل موازی کنار هم هستند. قطر فیبر این نوع از ماهیچه ها ۲ تا ۵ میکرومتر و طول فیبر آن ها بین ۲۰۰ تا ۵۰۰ میکرومتر است. به این ماهیچه ها، ماهیچه های غیرارادی نیز گفته می‌شود؛ زیرا حرکت آن ها توسط مغز کنترل شده و اراده انسان در فعالیت آن ها نقشی ندارد. وجود ماهیچه های صاف در معده وظیفه رساندن غذا به روده را بر عهده دارند که این عمل را از طریق انبساط و انقباض این ماهیچه ها انجام می‌شود.
همچنین در هنگام استفراغ کردن نیز، به طور غیرارادی ماهیچه های صاف می‌توانند غذا را از معده پس فرستاده و وارد دهان کنند. وجود ماهیچه های صاف در رحم مادر، با کشیده شدن در هنگام زایمان به تولد فرزند کمک می‌کنند. این ماهیچه ها در چشم در محل تنظیم بزرگی و کوچکی مردمک و ضخامت عدسی چشم نیز وجود دارند.
ماهیچه های قلبی
ضخیم ترین لایه‌ی قلب که لایه میانی آن می‌باشد، میوکارد بوده و بافت ماهیچهای دارد. عضلات مخطط تشکیل دهنده لایه‌ی ماهیچهای قلب است که دارای انقباضی غیرارادی است. زندگی انسان ها به شدت تحت تاثیر همین انقباضات است. لایه داخلی قلب درون شامه و لایه بیرونی، آب شامه نام دارد. لایه بیرونی سطح بیرون قلب را به شکل یک ورقه که ضخامت کمی دارد، می‌پوشاند. ماهیچه های قلب با انقباض خود سبب بیرون فرستادن خون از قلب و با انبساط خود، خون را وارد قلب می‌کنند. پمپاژ خون توسط قلب در تمام روزهای زندگی فرد انجام می‌شود. کنترل ماهیچه های قلبی نیز مانند ماهیچه های صاف، توسط مغز و سیستم عصبی و به طور غیرارادی انجام می‌شود.
سلول های تشکیل دهنده بافت قلبی، کوتاه و منشعب بوده و هر یک از آن ها دارای یک هسته هستند. ترتیب قرار گرفتن این سلول ها به شکل حلزونی و مارپیچی است.
ماهیچه های اسکلتی
حرکات ماهیچه های اسکلتی که به آن ها ماهیچه های مخطط نیز گفته می‌شود، به شکل ارادی است. تارهای ماهیچهای تشکیل دهنده این نوع از ماهیچه ها هستند. طرز قرار گرفتن این تارها به شکل موازی و کنار هم بوده و غلافی از بافت همبند، آن ها را در بر گرفته است. دو سوم وزن بدن از ماهیچه های اسکلتی است. تارهای تشکیل دهنده‌ای از نوع ماهیچه ها، می‌توانند منقبض شوند. سلول های این ماهیچه ها دارای چند هسته بوده و رنگ قرمزی دارند. با بزرگ بودن سلول های این نوع از ماهیچه ها تعداد هسته های آن نیز زیاد می‌شود. در سیتوپلاسم این سلول ها خطوط تیره و روشنی وجود دارد. یکی از ویژگی‌های این ماهیچه ها این است که بعد از انقباض سریع خسته می‌شوند. تعداد ماهیچه های اسکلتی بدن، ۶۰۰ تا است.
جدا از انجام هضم غذا و پمپاژ خون، که توسط ماهیچه ها صاف و قلبی انجام می‌شود، ماهیچه های اسکلتی، انجام حرکات ارادی و حرکتی مختلف بدن را تحت کنترل دارند. ماهیچه های اسکلتی در کنار استخوان ها، به قوی کردن بدن کمک می‌کنند. اغلب ماهیچه های اسکلتی به یک انتهای استخوان چسبیده و بعد از امتداد در طول مفصل ها از سمت دیگر به استخوان دیگری متصل می‌شوند. شکل و اندزه این ماهیچه ها مختلف بوده و می‌توانند فعالیت های مختلفی را در بدن انجام دهند. از مهم‌ترین و قوی ترین این ماهیچه ها می‌توان به ماهیچه های اطراف ستون فقرات اشاره کرد که کار نشستن و بلند شدن را انجام می‌دهند.
عملکرد
برای فعال کردن یک ماهیچه، مغز باید یک سیگنال توسط رشته‌های عصبی به ماهیچه ارسال کند. تکانه‌های عصبی از سلول‌های عصبی به سمت «اتصالات عصبی عضلانی» (Neuromuscular Junction) حرکت می‌کنند. اتصالات عصبی عضلانی، جایی است که یک سلول عصبی با یک سلول ماهیچهای مواجه می‌شود.
تکانه به سلول عصبی منتقل می‌شود و از کانال‌های تخصصی در سارکولم یا غشای سلول ماهیچهای عبور می‌کند تا به لوله‌های عرضی برسد. انرژی موجود در لوله‌های عرضی سبب آزاد شدن یون‌های 2+Ca از شبکه سارکوپلاسمی می‌شوند و در این حالت سیتوپلاسم سلول‌های ماهیچه سرشار از یون کلسیم می‌شود. یون کلسیم بر روی عملکرد پروتئین‌های مرتبط با اکتین موثر است.
تروپونین، در صورت عدم وجود یون کلسیم، به تروپومیوزین پیوند می‌یابد و سبب می‌شود که تروپومیوزین جایگاه‌های اتصال میوزین روی رشته اکتین را بپوشاند. این بدان معنی است که بدون یون کلسیم سلول عضله منبسط خواهد ماند. هنگامی که یون کلسیم به سیتوپلاسم وارد می‌شود، تروپونین، تروپومیوزین را آزاد می‌کند و تروپومیوزین از جایگاه‌های اتصال میوزین خارج می‌شود. در این زمان، سرهای پروتئین میوزین اجازه می‌یابند تا به رشته‌های اکتین متصل شوند.
زمانی که میوزین بر روی جایگاه خود روی رشته‌های اکتین قرار می‌گیرد، میوزین می‌تواند از انرژی بدست آمده از ATP برای حرکت در امتداد رشته اکتین استفاده کند. هنگامی که بسیاری از سارکومرها این کار را همزمان انجام می‌دهند، کل عضله منقبض می‌شود.
میوزین تا رسیدن به صفحه Z در سر اکتین، بر روی این پروتئین حرکت می‌کند و در این حالت است که انقباض کامل به دست می‌آید. شبکه سارکوپلاسمی به طور مداوم در حین انقباض، کلسیم آزاد می‌کند و هنگامی‌که غلظت آن کاهش یافته و به پایین‌تر از سطح معینی برسد، تروپونین به تروپومیوزین برمی‌گردد و ماهیچه‌ها به حالت استراحت می‌رسند.
بافت ماهیچهای
بافت ماهیچهای طی رشد جنین، از طریق فرآیندی شناخته شده به نام میوژنز تشکیل می‌شود و مسیر تشکیل آن با تاندون و رباط‌ها متفاوت است. بافت ماهیچهای از سلول‌های کشیده‌ای به نام فیبرهای عضلانی تشکیل می‌شود. این بافت مسئول حرکات استخوان و مفاصل در بدن و محافظت از ستون مهره‌ها است. ماهیچه‌ها حاوی پروتئین‌های خاصی هستند که با انقباض خود به استخوان و اسکلت نیرو وارد می‌کنند. انواع بافت ماهیچهای از نظر عملکرد و موقعیت در بدن متفاوت هستند.
بزرگترین ماهیچه‌های بدن
براساس تعاریف مختلف از قدرت، قوی‌ترین بافت‌های ماهیچهای بدن عبارتند از:
- عضله سرینی (Gluteus Maximus): بزرگترین و قوی‌ترین عضله در بدن انسان است؛ چون وظیفه دارد تنه را در حالت ایستاده نگه دارد و عضله اصلی است که به بالا رفتن از پله ها کمک می‌کند.
- عضلات خارجی چشم (External Muscles of the Eye): عضلات چشم به طور مداوم در حال حرکت هستند تا موقعیت چشم را دوباره تنظیم کنند. هنگامی که سر در حرکت است، عضلات خارجی دائماً موقعیت چشم را تنظیم می‌کنند تا یک نقطه ثابت شود. با این وجود، عضلات خارجی چشم دچار خستگی می‌شوند. طی یک ساعت خواندن کتاب، چشم‌ها تقریباً 10 هزار حرکت هماهنگ انجام می‌دهند.
- عضله قلب: سخت‌ترین عضله است. در هر ضربان قلب 71 گرم خون خارج می‌کند. روزانه قلب حداقل 2500 گالن (9450 لیتر) خون پمپ می‌کند. قلب توانایی بیش از 3 میلیارد بار پمپاژ در طول زندگی یک فرد را دارد.
- عضله ماضغه یا عضله جونده (Masseter muscle): قوی‌ترین عضله بر اساس وزن خود، خصوصا در گیاه خواران، است. در حالی که تمام عضلات فک با هم کار می‌کنند می‌تواند دندان‌ها را با نیرویی به اندازه 25 کیلوگرم بر روی دندان‌های ثناب یا 90/7 کیلوگرم بر روی دندان‌های آسیاب فک را ببندد.
- عضلات رحم: رحم در ناحیه تحتانی لگن قرار دارد. این عضلات باید بسیار قدرتمند باشند تا حین فرآیند زایمان، با انقباض آن‌ها نوزاد از کانال زایمان عبور کند. غده هیپوفیز هورمون اکسی توسین ترشح می‌کند که سبب تحریک انقباضات می‌شود.
- ماهیچه نعلی یا عضله سولئوس (Soleus): سولئوس در زیر عضله دو قلو قرار دارد و می‌تواند با بیشترین نیرو به کف پا کشش ایجاد کند. در زیر گاستروکنمیوس (عضله ساق پا) یافت می‌شود. تکیه برای راه رفتن، دویدن و رقص بسیار مهم است. این عضله در کنار عضلات ساق پا یک عضله بسیار قدرتمند در نظر گرفته می‌شود زیرا در مقابل نیروی جاذبه بدن را قائم نگه می‌دارد.
- عضله زبان: زبان از مجموعه‌ای عضلات سخت تشکیل شده است و مانند قلب همیشه کار می‌کند. این به روند مخلوط کردن مواد غذایی کمک خواهد کرد. خودش را مقید کرده و به شکل حروف در می‌آورد. زبان حاوی لوزه‌های زبانی است که میکروب‌ها و پاتوژن‌ها را فیلتر می‌کند. حتی در هنگام خوابیدن فرد، زبان دائماً بزاق را به سمت گلو هل می‌دهد.