☰ Year plan · Biology (Arabic)

العضلات وكيف تنقبض

Week 3 · Chapter 1 (C): movement in man: the muscular system and the structure of skeletal muscle, the nerve impulse reaching the muscle, the sliding-filament theory, ATP, muscle fatigue and spasm · 3 lessons
3

ATP وإجهاد العضلة والشد العضلي

Biology Sec 3 Term 1, Chapter 1: pp. 15–20
الهدفأفسّر لماذا تحتاج العضلة إلى ATP في الانقباض والانبساط معًا، وأصف كيف يتكون الإجهاد وكيف تعكسه الراحة.
كلمات جديدة
ATP · الجزيء الذي يحمل الطاقة اللازمة لعمل الخلية، ومنه عمل العضلةالجليكوجين · النشا الحيواني، مخزن للجلوكوز في الكبد وفي العضلاتحمض اللاكتيك · حمض يتكون عند تحطيم الجلوكوز دون أكسجين؛ وتراكمه يصاحب إجهاد العضلةالتنفس الهوائي · تحطيم الجلوكوز بوجود الأكسجين لتحرير كمية كبيرة من ATP
الشرح

تحتاج العضلة إلى ATP في موضعين في كل انقباض: فهو يمد الروابط المستعرضة بالطاقة لتتصل بالأكتين وتسحبه، ويلزم ATP جديد لتنفصل عنه من جديد. فإذا قلّ ATP لم تستطع الروابط أن تنفصل، فتبقى العضلة منقبضة ولا تقدر على الانبساط. ويربط الكتاب بين ذلك وبين الشد العضلي المؤلم. أما الإجهاد فيتكوّن بطريقة أخرى. فعندما تنقبض العضلة بسرعة وبصورة متكررة لا يستطيع الدم أن يحمل إليها الأكسجين بالسرعة الكافية. فتحوّل العضلة الجليكوجين إلى جلوكوز وتحطّمه دون أكسجين، فتحصل على بعض الطاقة لكن ينتج أيضًا حمض اللاكتيك. ومع تراكم حمض اللاكتيك تتعب العضلة. وعند الراحة يصل الأكسجين إلى العضلة من جديد، فيحدث التنفس الهوائي وينتج قدر كبير من ATP، فتنفصل الروابط المستعرضة وتواصل العضلة الانقباض والانبساط بالتناوب. وقد يؤدي الشد العضلي الشديد جدًّا إلى تمزق العضلة مع نزف. وإذا استمر ألم العضلة بعد التمرين فالنصيحة أن يرتاح الإنسان ويسأل الطبيب إذا لم يزل الألم، ولا يخمّن السبب أو يعالجه وحده.

أكسجين كافٍأكسجين قليل
كيف يُحطَّم الجلوكوزتنفس هوائيدون أكسجين
ATP الناتجكثيرأقل بكثير
ناتج يتراكملا شيء يتعب العضلةحمض اللاكتيك
النتيجةتواصل العضلة عملهاإجهاد
أمثلة محلولة
عملان لـ ATP في شدّة واحدة. أولًا يمد ATP الرابطة المستعرضة بالطاقة لتمسك بالأكتين وتشدّه. ثم يتيح ATP للرابطة أن تتركه لتصل إلى الموضع التالي. وبلا الاستعمال الثاني تظل العضلة مقفلة، كيد لا تستطيع أن تنفتح بعد أن أمسكت حبلًا.
سريع وبطيء، بأرقام مفترضة. عضلة تنقبض 3 مرات في الثانية مدة 20 ثانية تنقبض ⁦3 × 20 = 60⁩ مرة. وعضلة تنقبض مرة كل 4 ثوانٍ مدة 20 ثانية تنقبض ⁦20 ÷ 4 = 5⁩ مرات. والعمل السريع المتكرر يسبق وصول الأكسجين فتتعب العضلة أولًا.
الخطوةما الذي يحدث
1انقباضات سريعة متكررة
2وصول الأكسجين أبطأ من اللازم
3يُحطَّم الجلوكوز دون أكسجين
4يتراكم حمض اللاكتيك: إجهاد
5الراحة: يعود الأكسجين ويُستعاد ATP
ما الذي تغيّره الراحة. أثناء التوقف يعود الدم يحمل الأكسجين، فتستخدم العضلة التنفس الهوائي وتصنع ATP وتعود إلى حالتها.
نشاط الفصل

أحسّ بالإجهاد، بمساعدة شخص بالغ. اضغط إسفنجة طرية أو كرة طرية مرة كل ثانية مدة 30 ثانية، واكتب كيف تشعر يدك في البداية وفي النهاية. استرح دقيقة، ثم اضغط مرة كل 5 ثوانٍ للمدة نفسها وقارن. توقف فورًا إذا شعرت بأي ألم. اكتب أيّ النمطين أتعب العضلة أكثر، وأيّ مادة وأيّ غاز يربطهما الدرس بإجابتك.

تدرّب
1
اذكر عملي ATP في عضلة منقبضة.
2
لماذا يتعب الانقباض السريع المتكرر العضلة؟
3
أيّ غاز يعود إلى العضلة عند الراحة، وأيّ تنفس يتيحه؟
4
شخص يستمر عنده ألم في عضلة. ما النصيحة المعقولة، ولماذا لا يخمّن السبب؟