Recomendados
Más contenido relacionado
La actualidad más candente
La actualidad más candente (20)
Destacado
Destacado (12)
Más de Sarawut Fnp
กลไกการหดตัวของกล้ามเนื้อ
- 2. กลไกการหดตัวของกล้ามเนื้อ กล้ามเนื้อของเรานับเป็นประดิษฐกรรมชั้นเยี่ยม ที่มีกลไก การทางานสลับซับซ้อน นักวิทยาศาสตร์พยายามหาคาอธิบาย เกี่ยวกับกลไกการทางานของกล้ามเนื้อโดยใช้หลักฐานที่พบจาก การใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน ซึ่งมีกาลังขยายสูงกว่ากล้อง จุลทรรศน์แบบธรรมดาถึงหนึ่งพันเท่า จากการศึกษาที่ทาโดยการยืดกล้ามเนื้อออกและตรึง กล้ามเนื้อเอาไว้ แล้วทาการกระตุ้นให้กล้ามเนื้อเกิดการหดตัว นักวิทยาศาสตร์พบว่าในขณะที่กล้ามเนื้อเกิดการหดตัว ความ กว้างของแถบเอไม่ได้มีการเปลี่ยนแปลงเลย
- 3. นอกจากนี้ความยาวของเส้นใยโปรตีนสายหนาและ สายบางก็ยังคงเดิม ทั้งๆ ที่ความกว้างของหน่วยปฏิบัติการ เพื่อการหดตัวของกล้ามเนื้อ แถบไอและแถบเอ็ช มีการ เปลี่ยนแปลงขนาดคือหดสั้นลง กลไกการหดตัวของกล้ามเนื้อ
- 6. กลไกการหดตัวของกล้ามเนื้อสามารถอธิบายได้ด้วย ทฤษฎีการเลื่อนตัวของเส้นใยโปรตีนขนาดเล็ก (sliding filament model) ที่เสนอโดยนักวิทยาศาสตร์ชาว อังกฤษสองกลุ่ม คือ กลุ่มของ ฮิว ฮักซ์ลีย์ (Hugh Huxley) และ จีน แฮนสัน (Jean Hanson) กับกลุ่ม ของ แอนดรูว์ ฮักซ์ลีย์ (Andrew Huxley) และ ราล์ฟ นีเดอร์เกอร์กี (Ralph Niedergerke) เมื่อปี พ.ศ. 2497
- 7. การหดตัวของกล้ามเนื้อเกิดจากการเลื่อนของเส้นใย โปรตีนสายบางที่อยู่สองข้างของหน่วยปฏิบัติการเพื่อการหด ตัวของกล้ามเนื้อ เข้าหาเส้นใยโปรตีนสายหนา มีผลทาให้ การเหลื่อมซ้อนกันของเส้นใยโปรตีนสายบางและเส้นใย โปรตีนสายหนาเพิ่มขึ้น ยิ่งมีการเหลื่อมซ้อนกันมากขึ้นเท่าไร ความกว้างของแถบไอ ซึ่งเป็นบริเวณที่มีแต่เส้นใยโปรตีน สายบางอย่างเดียว และบริเวณแถบเอ็ชซึ่งมีแต่เส้นใยโปรตีน สายหนาอย่างเดียวก็จะยิ่งหดสั้นตามไปด้วย
- 10. ส่วนหัวของไมโอซินที่ยื่นเป็นกิ่งออกมาจาก เส้นใยโปรตีนสายหนาแต่ละเส้นนั้น จะเกาะกับโมเลกุลของ แอกทินบนเส้นใยโปรตีนสายบางที่อยู่ล้อมรอบทั้ง 6 สาย การเกาะกันของแอกทินกับไมโอซิน รวมทั้งแรงที่ใช้ในการดึง เส้นใยโปรตีนสายบางอาศัยพลังงานที่เกิดจากการสลายตัว ของ ATP
- 12. แต่ละโมเลกุลของไมโอซินที่ทอดตัวเป็นสะพานเชื่อมกับแอก ทินนั้นประกอบด้วยส่วนหัวสองหัว ไมโอซินแต่ละหัวซึ่งมีคุณสมบัติ เป็นเอนไซม์ myosin-ATPase จะมีร่องที่ให้ ATP เข้ามา เกาะได้ 1 โมเลกุล
- 14. การเกาะกันของ ATP กับไมโอซินจะมี ผลทาให้แอกทินหลุดออกจากการเกาะกับไมโอซิน บริเวณเร่งของเอนไซม์ myosin-ATPase จะปิด ล้อม ATP เอาไว้
- 15. • A-M หมายถึง การเกาะกันระหว่างแอกทินกับไมโอซิน • A+M.ATP หมายถึง สายแอกทิน กับ สายไมโอซินที่มี ATP เกาะ อยู่และหลุดจากการเกาะกับแอกทิน
- 16. เมื่อเอนไซม์ทาการสลาย ATP แล้ว ผลิตผลที่ เกิดขึ้นคือ ADP และฟอสเฟตอนินทรีย์ จะยังคงเกาะอยู่กับ เอนไซม์ ส่วนพลังงานที่ถูกปลดปล่อยออกมาจะถูกส่งให้กับ โปรตีนไมโอซิน ทาให้ไมโอซินอยู่ในสภาวะที่มีพลังงานสูง มี การเปลี่ยนแปลงโครงร่างไปเป็นแบบที่มีความสามารถใน การจับกับแอกทิน นั่นคือส่วนหัวของมันจะทามุมตั้งฉากกับ ส่วนหาง แล้วเข้าเกาะกับแอกทินอย่างรวดเร็ว การจับกัน ระหว่างแอกทินกับไมโอซินทาให้เกิดเป็นโปรตีนยักษ์ เชิงซ้อน ที่เรียกว่า actomyosin complex
- 17. • A+M.ADP.Pi หมายถึง สายแอกทิน กับ สายไมโอซินที่มี ADP และ Pi ซึ่งได้จากการสลาย ATP เกาะอยู่ • A-M.ATP หมายถึง การเกาะกันระหว่างแอกทินกับ ไมโอซินโดยที่ ADP และ Pi ยังคงเกาะอยู่กับไมโอซิน
- 18. เมื่อส่วนหัวของไมโอซินสลัดฟอสเฟตอนินทรีย์ออกไป มันจะสามารถเกาะกับแอกทินได้กระชับขึ้น พลังงานที่สะสม เอาไว้จะทาให้โครงร่างของไมโอซินมีการเปลี่ยนแปลงอย่าง มโหฬาร ส่วนหัวที่เคยทามุม 90 องศากับส่วนหางจะ เปลี่ยนไปทามุม 45 องศา การเปลี่ยนแปลงโครงร่างของไม โอซินในขณะที่กาลังเกาะอยู่กับแอกทินอยู่นั้น ทาให้เกิด ความตึงบนเส้นใยโปรตีนสายบางที่มันเกาะอยู่ ทาให้เส้นใย โปรตีนสายบางถูกดึงให้เลื่อนผ่านเข้ามาสู่ศูนย์กลางของ หน่วยปฏิบัติการเพื่อการหดตัวของกล้ามเนื้อ วัดระยะทางได้ ในราว 10 นาโนเมตร
- 19. • A-M.ADP หมายถึง การเกาะกันระหว่างแอกทินกับไมโอซิน โดยที่ ADP ยังคงเกาะอยู่กับไมโอซิน
- 21. การเกาะกันของหัวไมโอซินกับแอกทินจะ คงอยู่อย่างนั้นจนกระทั่งมี ATP ใหม่เข้ามาเกาะตรง ร่องจับบนไมโอซิน แล้วส่วนหัวของไมโอซินก็หลุดออก จากแอกทินในท่าทามุม 45 องศา กับส่วนหาง และ พร้อมที่จะกลับไปเริ่มต้นวัฏจักรการจับปล่อยอีกครั้ง
- 25. การเกาะกันระหว่างไมโอซินกับแอกทินในยกที่ สอง สามและยกต่อๆ มา ในขณะที่เกิดการหดตัวของ กล้ามเนื้อ ส่วนหัวของไมโอซินจะไปจับกับแอกทินตรง ตาแหน่งใหม่ที่อยู่ในทิศทางใกล้กับแถบยืดซีมากขึ้น เพราะตาแหน่งที่เกาะเดิมได้เคลื่อนผ่านเส้นใยโปรตีน สายหนาไปแล้ว ในแต่ละวินาทีส่วนหัวของไมโอซินจะ เข้าสู่วังวนของการจับปล่อยได้ถึง 5 ครั้ง ติดต่อกัน
- 29. ทุกครั้งที่เราเคลื่อนไหว สมอง ประสาท และกล้ามเนื้อ จะต้องทางานสัมพันธ์กันเป็นอย่างดี สมองรับข้อมูลจาก ประสาทสัมผัส ทาการแปลผล และตัดสินใจว่าจะตอบสนอง ให้ร่างกายมีการเคลื่อนไหวอย่างไร สัญญาณประสาทจาก ระบบประสาทส่วนกลาง จากเซลล์ประสาทสั่งการ (motor neuron-มอเตอร์นิวรอน) จะถูกส่งไปตาม เส้นประสาทไขสันหลัง ไปยังปลายประสาทที่กล้ามเนื้อ สัญญาณประสาทจะกระตุ้นให้กล้ามเนื้อทางานโดยการหด ตัว
- 31. กล้ามเนื้อลายแต่ละมัดมีเส้นประสาทมาหล่อเลี้ยง มากมาย เส้นประสาทแต่ละเส้นที่มายังมัดกล้ามเนื้อจะมี การแตกแขนงออกไปเพื่อไปเลี้ยงเส้นใยกล้ามเนื้อได้เป็น จานวนมาก เส้นใยกล้ามเนื้อทั้งหมดที่ถูกหล่อเลี้ยงโดย แขนงประสาทที่มาจากเส้นประสาทไขสันหลังหนึ่งเส้น จะ ประกอบขึ้นเป็นเส้นใยกล้ามเนื้อที่เป็นหน่วยทางานหน่วย เดียวกัน (motor unit)
- 32. จานวนเส้นใยกล้ามเนื้อของแต่ละหน่วยมีตั้งแต่หนึ่ง เส้นไปจนกระทั่งถึงหลายร้อยเส้น การมีเส้นใยกล้ามเนื้อ มากหรือน้อยขึ้นอยู่กับหน้าที่และขนาดของกล้ามเนื้อนั้นๆ กล้ามเนื้อที่ต้องการความละเอียดแม่นยาในการทางาน เช่น กล้ามเนื้อที่ช่วยในการหยิบจับสิ่งของ จานวนเส้นใย กล้ามเนื้อที่ถูกควบคุมด้วยแขนงประสาทจากเส้นประสาท ไขสันหลัง 1 เส้น จะน้อยกว่ากล้ามเนื้อที่ไม่ต้องทางานด้วย ความแม่นยามากนัก เช่น กล้ามเนื้อที่ทาหน้าที่เกี่ยวกับการ ทรงตัว
- 34. สัญญาณประสาทที่มายังกล้ามเนื้อ จะถูกส่งผ่านไป ตามเยื่อหุ้มเซลล์ และผนังด้านในของท่อทางขวาง ไปสู่เส้น ใยกล้ามเนื้อทุกๆ เส้นที่เส้นประสาทไขสันหลังนั้นควบคุมอยู่
- 36. ทั้งนี้เนื่องจากโปรตีนที่ประกอบขึ้นเป็นช่องแคลเซียม ไอออนเป็นโปรตีนที่มีส่วนที่ไวต่อความต่างศักย์ (voltage-sensitive) ช่องไอออนนี้ถูกยับยั้งได้ด้วย สารประกอบไดไฮโดรไพริดีน (dihydropyridine) จึง มีชื่อเรียกว่าตัวรับไดไฮโดรไพริดีน (dihydropyridine receptor)
- 38. เมื่อสัญญาณประสาทของกล้ามเนื้อเคลื่อนมาตามผนังท่อ ทางขวาง ช่องทางแคลเซียมไอออนจะเปิดออก แคลเซียมจาก ภายนอกเซลล์ที่หลั่งเข้ามาในท่อทางขวางจะข้ามไปยังช่อง แคลเซียมไอออนของร่างแหซาร์โคพลาสมิกซึ่งเรียงตัวขนานกันอยู่ เพื่อส่งสัญญาณให้ร่างแหซาร์โคพลาสมิกหลั่งแคลเซียมไอออน ออกมาในซาร์โคพลาซึมผ่านทางช่องแคลเซียมไอออนของมันเอง ที่เรียกว่า ตัวรับไรอะโนดีน (ryanodine receptor)
- 40. ในระยะพักทั้งเส้นใยโปรตีนสายหนาและสายบาง ต่างอยู่เป็นอิสระไม่มีกิ่งมาเชื่อมติดกัน ทั้งนี้เนื่องจากมี การเปลี่ยนแปลงโครงร่างของโทรโปนินทั้งโมเลกุล ที่ ส่งผลทาให้โมเลกุลของโทรโปไมโอซินไปปิดบังตาแหน่ง เกาะของไมโอซินบนแอกทินไว้ ทาให้ไมโอซินไม่สามารถ เข้าเกาะกับแอกทินได้
- 42. แต่เมื่อกล้ามเนื้อถูกกระตุ้นด้วยสัญญาณประสาท แคลเซียมไอออนที่หลั่งออกมาจากร่างแหซาร์โคพลาสมิกจะ จับกับโทรโปนิน ซี การรวมตัวของแคลเซียมไอออนกับโทร โปนิน ซี จะทาให้โทรโปนินทั้งโมเลกุลมีการเปลี่ยนแปลง รูปร่าง ซึ่งจะมีผลต่อไปทาให้โมเลกุลของโทรโปไมโอซิน เปลี่ยนตาแหน่งเกาะบนสายแอกทินไปเล็กน้อย ตาแหน่งที่ เกาะของไมโอซินบนแอกทินตัวกลมทั้ง 7 หน่วย ที่ถูกโทรโป ไมโอซินบังไว้จะถูกเปิดออก
- 47. โทรโปนิน ซี สามารถจับแคลเซียมไอออนไว้ได้ชั่วหนึ่ง รอบของวัฏจักรการจับปล่อยเท่านั้น ทาให้กล้ามเนื้อไม่ สามารถเข้าสู่วัฏจักรการจับปล่อยได้หลายๆ รอบจนได้แรง ตึงสูงๆ แคลเซียมไอออนจะถูกเก็บเข้าร่างแหซาร์โคพลาสมิ กอย่างรวดเร็วโดยวิธีการปั๊ม การปั๊มแคลเซียมไอออนกลับ ต้องอาศัยพลังงานจาก ATP โดยการทางานของเอนไซม์ Ca2+ - ATPase ที่อยู่บริเวณผนังของร่างแหซาร์โคพ ลาสมิก
- 50. เมื่อกล้ามเนื้อหดตัว หน่วยปฏิบัติการเพื่อการหดตัวของ กล้ามเนื้อ มีปริมาตรคงที่ คุณคิดว่าเป็นเพราะเหตุใด
- 53. • X1 แทน ความยาวของหน่วยปฏิบัติการย่อยของเส้นใยกล้ามเนื้อ ในขณะพัก • r1 แทน ครึ่งความสูงของหน่วยปฏิบัติการย่อยของเส้นใยกล้ามเนื้อ ในขณะพัก • X2 แทน ความยาวของหน่วยปฏิบัติการย่อยของเส้นใยกล้ามเนื้อ ในขณะหดตัว • r2 แทน ครึ่งความสูงของหน่วยปฏิบัติการย่อยของเส้นใยกล้ามเนื้อ ในขณะหดตัว
- 54. การทางานของกล้ามเนื้ออาศัยความพร้อม เพรียงในการทางานของหน่วยปฏิบัติการย่อยทุกๆ หน่วย ที่ประกอบขึ้นเป็นเส้นใยฝอยของเส้นใย กล้ามเนื้อที่เป็นหน่วยทางานเดียวกัน ดังนั้นหากมีการ หดตัวเกิดขึ้นพร้อมๆ กันทั้งหมด ก็จะทาให้กล้ามเนื้อ ทั้งมัดมีการหดตัวสั้นลงไปด้วย
- 56. เมื่อเราใช้งานกล้ามเนื้อจนพอใจแล้ว ระบบประสาท ก็จะสั่งการให้สัญญาณประสาทหยุดเดินทางมายัง กล้ามเนื้อ ทาให้แคลเซียมไอออนไม่ถูกหลั่งออกมาจาก ร่างแหซาร์โคพลาสมิกเข้าสู่ซาร์โคพลาซึม ปฏิกิริยาการเกาะ กันของแอกทินและไมโอซินจึงไม่สามารถเกิดขึ้นได้อีก เส้น ใยโปรตีนสายบางจะเคลื่อนกลับไปยังจุดเริ่มต้นผ่านเส้นใย โปรตีนสายหนา
- 59. สภาวะที่กล้ามเนื้อแข็งเกร็ง (physiologic contracture) เกิดขึ้นเนื่องจากการมี ATP อยู่ในเส้น ใยกล้ามเนื้อในปริมาณต่ามากอันเนื่องมาจากการออก กาลังกายอย่างหนัก หรือภาวะที่มีการอดอาหารอย่างรุนแรง และเกิดขึ้นได้เองโดยไม่ต้องมีสัญญาณประสาทมากระตุ้น
- 60. การที่กล้ามเนื้อมี ATP ไม่เพียงพอทาให้กระบวนการปั๊ม แคลเซียมไอออนกลับเข้าสู่ร่างแหซาร์โคพลาสมิกเกิดขึ้นได้ไม่ดี ทา ให้มีแคลเซียมไอออนสะสมอยู่ในซาร์โคพลาซึมในปริมาณสูง ส่งผลให้ไมโอซินเข้าเกาะกับแอกทิน เมื่อ ATP ในเส้นใย กล้ามเนื้อหมดไป ทาให้สะพานเชื่อมระหว่างแอกทิน และไมโอซิน ไม่สามารถหลุดออกจากกัน ในที่สุดกล้ามเนื้อทั้งชิ้นจะแข็งเกร็งไม่ สามารถหดตัวหรือคลายตัวได้ สภาวะเช่นนี้เห็นได้ชัดในคนที่ เสียชีวิตไปแล้วหลายๆ ชั่วโมง และมีคาเรียกเฉพาะสาหรับร่างที่ หมดลมไปแล้วว่าไรกอร์มอร์ทิส (rigor mortis)
- 62. กล้ามเนื้อเป็นอวัยวะที่มีความสามารถในการเปลี่ยน พลังงานเคมีให้เป็นพลังงานกล พลังงานเคมีที่กล้ามเนื้อ สามารถนาไปใช้ในการหดตัวได้ทันทีเป็นพลังงานที่อยู่ในรูป ของสารพลังงานสูงตัวที่ชื่อ ATP ซึ่งได้มาจากการเผา ผลาญอาหารพวกคาร์โบไฮเดรตและไขมันที่มีสะสมอยู่ใน ร่างกาย ส่วนโปรตีนซึ่งหน่วยโครงสร้างของร่างกาย จะไม่ ถูกนามาใช้เป็นแหล่งเชื้อเพลิงในยามปกติ ร่างกายจะดึง โปรตีนออกมาใช้ในการสร้าง ATP ก็ต่อเมื่อเราอดอาหาร เป็นเวลานานเท่านั้น
- 63. เมื่อกล้ามเนื้ออยู่ในระยะพัก เส้นใยกล้ามเนื้อก็ต้อง ใช้ ATP ในการรักษาระดับความเข้มข้นของสารระหว่าง ผนังเซลล์ การสังเคราะห์และการสลายโปรตีนองค์ประกอบ ของกล้ามเนื้อ
- 64. ในขณะที่กล้ามเนื้อหดตัวนอกจากกล้ามเนื้อต้อง ใช้ ATP ในการรักษาระดับความเข้มข้นของสารแล้วยัง ต้องใช้ ATP ในการเกิดวัฏจักรการจับปล่อยของแอกทิน และไมโอซิน และในการปั๊มแคลเซียมไอออนกลับเข้าสู่ ร่างแหซาร์โคพลาสมิกอีกด้วย กล้ามเนื้อมี ATP สะสมใน เซลล์เป็นแหล่ง ATP พร้อมใช้อยู่ประมาณ 5 มิลลิโมลาร์ ซึ่งจะถูกสลายให้ได้พลังงานเพียงพอสาหรับการทางาน 2- 3 วินาที
- 65. การสร้างสารพลังงานสูงขึ้นมาใช้ในเส้นใยกล้ามเนื้อ อาศัยกระบวนการอย่างเดียวกับที่พบในเซลล์ชนิดอื่นๆ ของ ร่างกาย อย่างไรก็ตามเส้นใยกล้ามเนื้อต่างชนิดกันก็มี กระบวนการสร้าง ATP ที่แตกต่างกันออกไป ขึ้นกับว่ามัน มีองค์ประกอบที่จาเป็นสาหรับกระบวนการสร้าง ATP แบบไหน
- 66. การสร้าง ATP ในเส้นใยกล้ามเนื้อบางชนิด อาศัย กระบวนการหายใจระดับเซลล์แบบที่ไม่ต้องใช้ออกซิเจน บางชนิดใช้กระบวนการหายใจระดับเซลล์แบบใช้ออกซิเจน อย่างไรก็ตามเมื่อกล้ามเนื้อเริ่มทางานและต้องการ ATP มากๆ หรือการสร้าง ATP จากกระบวนการหายใจเริ่มไม่ เพียงพอ เส้นใยกล้ามเนื้ออาจสร้าง ATP ด้วยปฏิกิริยาการ จ่ายหมู่ฟอสเฟตให้กับ ADP โดยตรงเป็นการชั่วคราว
- 67. หมู่ฟอสเฟตที่มีการส่งต่อในกระบวนการสร้าง ATP อันที่จริงแล้วตามสูตร โครงสร้างเคมี เขาเรียกว่า หมู่ฟอสโฟริล (phosphoryl) นะจ๊ะ
- 69. การจ่ายหมู่ฟอสเฟตให้กับ ADP โดยฟอสโฟครีเอทีน (phosphocreatine) ฟอสโฟครีเอทีนเป็นสารพลังงานสูงที่ร่างกาย สามารถนาไปใช้ในการสร้าง ATP ได้อย่างชั่วคราว ฟอส โฟครีเอทีนมีอยู่ในเส้นใยกล้ามเนื้อประมาณ 20 มิลลิโมลาร์ จะจ่ายหมู่ฟอสเฟตให้กับ ADP เพื่อเปลี่ยนเป็น ATP เสียก่อน
- 70. โดยอาศัยเอนไซม์ครีเอทีนไคเนส (creatine kinase) แล้วกล้ามเนื้อจึงจะนา ATP ไปสลายเพื่อให้ได้ พลังงานต่อไป ปฏิกิริยานี้เกิดขึ้นอย่างรวดเร็วในขณะที่ ระบบการสร้าง ATP แบบอื่นๆ กาลังจะเริ่มทาหน้าที่ เพื่อ คงระดับ ATP ในเซลล์ไว้ให้อยู่ในระดับ 3-5 มิลลิโมลาร์ การจ่ายหมู่ฟอสเฟตให้กับ ADP โดยฟอสโฟครีเอทีน (phosphocreatine) ต่อ
- 71. การสร้าง ATP ด้วยการจ่ายหมู่ฟอสเฟตจะให้ พลังงานสาหรับวัฏจักรการจับปล่อยของกล้ามเนื้อแค่ในช่วง เริ่มต้นของการหดตัวเท่านั้น การสร้าง ATP ด้วย กระบวนการหายใจระดับเซลล์จะต้องเร่งเข้ามาแทนที่ก่อนที่ ฟอสโฟครีเอทีนจะหมดไป เพื่อให้เส้นใยกล้ามเนื้อมี พลังงานใช้ได้อย่างต่อเนื่อง การจ่ายหมู่ฟอสเฟตให้กับ ADP โดยฟอสโฟครีเอทีน (phosphocreatine) ต่อ
- 75. การสร้าง ATP จากการหายใจระดับเซลล์แบบไม่ใช้ออกซิเจน (anaerobic cellular respiration) กระบวนการหายใจระดับเซลล์แบบไม่ต้องใช้ ออกซิเจน เป็นการเผาผลาญสารอาหารพวกคาร์โบไฮเดรต เช่น กลูโคส จากกระแสเลือดและไกลโคเจนที่มีสะสมอยู่ใน กล้ามเนื้อ
- 76. กระบวนการนี้สามารถผลิต ATP ได้อย่างรวดเร็ว ซึ่งมีความสาคัญต่อกล้ามเนื้ออย่างมากในกรณีที่ออกซิเจน ที่ขนส่งไปสู่เส้นใยกล้ามเนื้อมีไม่เพียงพอ อย่างไรก็ตาม กระบวนการนี้ให้ ATP น้อยมาก เพียงสองโมเลกุลต่อ กลูโคส หรือสามโมเลกุลต่อไกลโคเจน ผลิตภัณฑ์สุดท้ายที่ ได้จากกระบวนการนี้คือไพรูเวต (pyruvate) ซึ่งจะถูก เปลี่ยนไปเป็นแลกเตตในที่สุด การสร้าง ATP จากการหายใจระดับเซลล์แบบไม่ใช้ออกซิเจน (anaerobic cellular respiration) ต่อ
- 78. ถ้ากล้ามเนื้อไม่สามารถกาจัดกรดแลกติกที่เกิดขึ้นได้ ทัน มันจะสะสมคั่งค้างอยู่ในกล้ามเนื้อ หากมันมีมากเกินไป pH ของเซลล์จะลดลง ทาให้เอนไซม์ ATPase ในเซลล์ ทางานได้ไม่ดี อีกทั้ง โปรตอน (H+) ที่เกิดจากกรดจะแย่ง แคลเซียมไอออนในการจับกับโทรโปนิน ดังนั้นวัฏจักรการ จับปล่อยจึงไม่สามารถเกิดขึ้นได้ และทาให้เรารู้สึกเมื่อยล้า การสร้าง ATP จากการหายใจระดับเซลล์แบบไม่ใช้ออกซิเจน (anaerobic cellular respiration) ต่อ
- 79. การสร้าง ATP จากการหายใจระดับเซลล์แบบใช้ออกซิเจน (aerobic cellular respiration) ร่างกายจะย่อยสลายสารอาหารประเภท คาร์โบไฮเดรตและไขมัน ได้เป็นกลูโคสและกรดไขมัน ตามลาดับ เส้นใยกล้ามเนื้อที่มีออกซิเจนเพียงพอ ทั้งกลูโคส และกรดไขมันจะถูกนามาใช้ในการผลิต ATP โดย กระบวนการหายใจระดับเซลล์แบบใช้ออกซิเจน
- 80. การเผาผลาญอาหารแบบใช้ออกซิเจนสามารถให้ พลังงานอย่างมหาศาลเมื่อเปรียบเทียบกับการเผาผลาญ แบบไม่ใช้ออกซิเจน แต่เนื่องจากกระบวนการนี้มีขั้นตอน การเกิดปฏิกิริยามากมาย จึงทาให้ได้ ATP ออกมาอย่าง ช้าๆ แต่เป็นไปอย่างต่อเนื่องและยาวนานตราบเท่าที่ สารอาหารและออกซิเจนในเส้นใยกล้ามเนื้อมีมากเพียงพอ การสร้าง ATP จากการหายใจระดับเซลล์แบบใช้ออกซิเจน (aerobic cellular respiration) ต่อ
- 82. เมื่อเส้นใยกล้ามเนื้อได้รับออกซิเจนไม่เพียงพอกับ อัตราเร็วของการสลายกลูโคสและกรดไขมันด้วย กระบวนการหายใจระดับเซลล์แบบใช้ออกซิเจน สาร ตัวกลางที่เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาการย่อยสลายกลูโคส คือ ไพรู เวต จะถูกเปลี่ยนเป็นแลกเตต ซึ่งจะถูกส่งไปยังตับ เซลล์ตับ จะเปลี่ยนแลกเตตกลับเป็นกลูโคสเพื่อส่งคืนไปยังกล้ามเนื้อ วงจรการหมุนเวียนของกลูโคสและแลกเตตระหว่างตับกับ กล้ามเนื้อ เรียกว่า วัฏจักรคอริ (Cori cycle) การสร้าง ATP จากการหายใจระดับเซลล์แบบใช้ออกซิเจน (aerobic cellular respiration) ต่อ
- 83. วัฏจักรคอริ
- 84. การจ่ายหมู่ฟอสเฟตให้กับ ADP โดย ADP โมเลกุลอื่น การจ่ายหมู่ฟอสเฟตให้ ADP โดยตรง สามารถ เกิดขึ้นได้ด้วยการจ่ายหมู่ฟอสเฟตจาก ADP ตัวหนึ่ง ไปยัง ADP อีกตัว ซึ่งเป็นผลจากการทางานของเอนไซม์ไมโอ ไคเนส (myokinase) ที่มีอยู่ในเส้นใยกล้ามเนื้อ เกิด เป็น ATP และ AMP
- 85. ปฏิกิริยานี้เกิดขึ้นได้รวดเร็วเพื่อเติม ATP ให้เส้นใย กล้ามเนื้อในขณะที่การผลิต ATP โดยกระบวนการหายใจระดับ เซลล์เริ่มไม่ทันต่อความต้องการ ปฏิกิริยานี้ยังเป็นตัวบอกให้เส้นใย กล้ามเนื้อเร่งเข้าสู่กระบวนการสลายน้าตาลกลูโคสให้มากขึ้นด้วย เพราะเมื่อ ADP หมดไประบบนี้ก็ไม่สามารถทางานได้ การจ่ายหมู่ฟอสเฟตให้กับ ADP โดย ADP โมเลกุลอื่น (ต่อ)
- 86. การจ่ายหมู่ฟอตเฟตให้กับ ADP โดย ADP โมเลกุลอื่น
- 89. กล้ามเนื้อลายแต่ละมัดจะมีความเข้มของสี แตกต่างกันออกไป บางแห่งจะมีสีแดงจัด ในขณะที่ บางแห่งมีสีซีดจาง แถมความสามารถในการหดตัวยัง แตกต่างกันไปอีกด้วย
- 90. กล้ามเนื้อบางมัดสามารถหดตัวได้เร็วกว่า กล้ามเนื้อมัดอื่นๆ เช่น กล้ามเนื้อหนังตา ความเร็วของ การกระพริบตาเกิดขึ้นได้เร็วมากเมื่อเปรียบเทียบกับ การกระดิกนิ้วและการยกเท้าก้าวเดิน
- 91. กล้ามเนื้อลายในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมแบ่งออกได้เป็น 2 พวกใหญ่ คือ กล้ามเนื้อชนิดหดตัวช้าและกล้ามเนื้อชนิด หดตัวเร็ว นอกจากกล้ามเนื้อจะมีความแตกต่างกันทาง สรีรวิทยาแล้ว กล้ามเนื้อยังแตกต่างกันด้วยสมบัติทาง ชีวเคมี
- 93. ชนิดที่ 1 เป็นกล้ามเนื้อที่มีสีแดง มีการหดตัวช้า การ สร้าง ATP ในเส้นใยกล้ามเนื้อส่วนใหญ่อาศัยกระบวนการ หายใจระดับเซลล์แบบใช้ออกซิเจน ซึ่งเกิดที่ไมโทคอนเดรีย จึงทาให้กล้ามเนื้อชนิดนี้มีปริมาณของไมโทคอนเดรียและ ไขมันสูง กล้ามเนื้อมีสีแดงเนื่องจากมีเลือดมาหล่อเลี้ยงมาก มีปริมาณไมโอโกลบินสูง จึงทาให้มีออกซิเจนอยู่ในเส้นใย กล้ามเนื้อสูงด้วย กล้ามเนื้อขนาดใหญ่ที่ทาหน้าที่คงท่าทาง ของร่างกายเป็นตัวอย่างของกล้ามเนื้อชนิดที่ 1 นี้
- 94. ชนิดที่ 2 เป็นกล้ามเนื้อที่มีสีซีดจาง มีความสามารถใน การหดตัวรวดเร็ว การสร้าง ATP ในเส้นใยกล้ามเนื้อส่วน ใหญ่อาศัยกระบวนการหายใจระดับเซลล์แบบไม่ต้องใช้ ออกซิเจน ซึ่งให้พลังงานจากัด แถมกรดแลกติกที่เกิดขึ้นยัง ทาให้กล้ามเนื้อเกิดการล้าอย่างรวดเร็วอีกด้วย ในเส้นใย กล้ามเนื้อจะมีปริมาณไมโทคอนเดรียและไขมันต่า มีเลือด มาเลี้ยงน้อยกว่าชนิดแรก แต่มีปริมาณของไกลโคเจนอยู่สูง เราจะพบกล้ามเนื้อชนิดนี้ได้ที่บริเวณโครงสร้างส่วนบนของ ร่างกาย
- 95. ชนิดที่ 3 กล้ามเนื้อชนิดนี้จะมีคุณสมบัติและลักษณะ ของกล้ามเนื้อชนิดที่ 1 และ 2 รวมกันอยู่ การสร้าง ATP ในเส้นใยกล้ามเนื้ออาจใช้กระบวนการหายใจแบบไม่ ต้องใช้ออกซิเจน หรือแบบที่ต้องใช้ออกซิเจนก็ได้ จึงทาให้ กล้ามเนื้อชนิดนี้มีความสามารถสูงเป็นพิเศษ คือสามารถ หดตัวได้อย่างรวดเร็ว และมีความทนทานต่อการล้า เป็น กล้ามเนื้อที่มีสีแดง มีเลือดมาหล่อเลี้ยงมาก มีปริมาณของ ไมโทคอนเดรียและไขมันสูง รวมทั้งมีปริมาณไกลโคเจนอยู่ ค่อนข้างสูงเช่นกัน กล้ามเนื้อชนิดนี้พบได้ในสัตว์เลี้ยงลูก ด้วยนมอื่นๆ แต่ไม่ค่อยพบในคน
- 97. สัดส่วนของเส้นใยกล้ามเนื้อชนิดหดตัวช้าและหดตัว เร็วจะถูกกาหนดมาแล้วโดยพันธุกรรม การพัฒนาของเส้น ใยกล้ามเนื้อไปเป็นชนิดใดนั้นเริ่มต้นตั้งแต่ตอนที่เรายังเป็น ทารกน้อยๆ อยู่ในท้องของแม่ได้ 20 สัปดาห์ และการ พัฒนาจะเสร็จสิ้นเมื่อเราอายุได้ 1 ปี
- 102. กล้ามเนื้อมีการหดตัวสั้นลง (shortening) โดยที่ แรงตึงในกล้ามเนื้อคงที่ (isotonic contraction) การหดตัวแบบนี้เกิดเมื่อแรงภายในกล้ามเนื้อมีค่า มากกว่าแรงต้านทานภายนอก ทาให้เกิดการเคลื่อนไหวได้ จึงถือว่ามีงานเกิดขึ้น
- 104. กล้ามเนื้อมีการยืดตัวออก (lengthening) ในขณะที่ยังคงมีการหดตัว โดยที่แรงตึงตัวของ กล้ามเนื้อคงที่ (eccentric contraction) การหดตัวของกล้ามเนื้อแบบนี้เกิดขึ้นเมื่อแรง ภายนอกมีค่ามากกว่าแรงที่เกิดขึ้นจากการหดตัวของ กล้ามเนื้อ เป็นการทางานโดยกล้ามเนื้อที่ควบคุมการ เคลื่อนไหวชนิดที่ไปในทิศทางของแรงดึงดูดโลก เช่น เกิดขึ้น ในขณะที่เดินลงทางชันหรือขณะที่ถือน้าหนักท่างอข้อศอก 90 องศา และให้ลดระดับลง
- 106. กล้ามเนื้อมีการหดตัวโดยที่มัดกล้ามเนื้อมีความ ยาวคงที่ แต่แรงตึงในกล้ามเนื้อเพิ่มขึ้น (isometric contraction) การหดตัวแบบนี้เกิดขึ้นเมื่อแรงต้านภายนอกมีค่า มากกว่าแรงที่เกิดจากการหดตัวของกล้ามเนื้อ ตลอดระยะเวลา ของการหดตัวจะไม่มีการเปลี่ยนแปลงความยาวของกล้ามเนื้อ เลย เราจะพบการหดตัวแบบนี้ได้ในกล้ามเนื้อขาที่กาลังทางาน ในขณะที่ยืนทรงตัว หรือเกิดขึ้นในขณะที่พยายามจะยกของ หนักๆ แต่ยกไม่ขึ้น เนื่องจากไม่มีการเคลื่อนที่ของร่างกายหรือ ของวัตถุ จึงถือว่าไม่เกิดงาน
- 108. เวลาที่เราออกกาลังกายหรือแข่งขันกีฬาลองสังเกตดู ว่าร่างกายของเรามีการเปลี่ยนแปลงอย่างนี้เกิดขึ้นหรือไม่ เราหายใจหนักขึ้นถี่ขึ้น หัวใจเต้นตุบตับเร็วขึ้น เราปวดเมื่อย เนื้อตัว และมีเหงื่อออกมาก นี่เป็นการตอบสนองตามปกติ ของร่างกายไม่ว่าเราจะออกกาลังกายเป็นประจาหรือออก กาลังกายครั้งหนึ่งแล้วเว้นไปสองสามเดือนก็ตาม นักกีฬา ระดับโลกเขาก็มีอาการแบบเราๆ เหมือนกัน เพียงแต่ว่าเขา ทนทานกว่าเราเท่านั้นเอง
- 110. เมื่อเราออกกาลังกาย กล้ามเนื้อของเราต้องทางาน มากกว่าปกติ เส้นใยกล้ามเนื้อก็ต้องการ ATP มากขึ้นตาม ไปด้วย ร่างกายของเรามีระบบการสร้าง ATP ให้เส้นใย กล้ามเนื้อเลือกใช้ได้หลายระบบตามความเหมาะสมสาหรับ การออกกาลังกายในแต่ละแบบ
- 111. การใช้พลังงานในการวิ่ง 100 เมตร และ 1000 เมตร มีส่วน ที่คล้ายคลึงกันหรือต่างกันอย่างไร
- 112. การออกกาลังกายแบบที่ต้องใช้พลังงานสูงในระยะเวลาอัน สั้นจุ๊ด เช่น การแข่งขันวิ่ง 100 เมตร หรือการแข่งขันยก น้าหนัก ร่างกายต้องการระบบที่จะช่วยเติมพลังงานให้กับ กล้ามเนื้อได้อย่างรวดเร็ว
- 113. กระบวนการจ่ายหมู่ฟอสเฟตให้กับ ADP โดยฟอส โฟครีเอทีนเป็นระบบที่ช่วยให้ร่างกายสามารถออกกาลัง ประเภทนี้ได้อย่างมีประสิทธิภาพเป็นเวลาประมาณ 8 -10 วินาที แต่นักวิ่งที่ใช้เวลามากกว่านี้ระบบการสร้าง ATP ด้วยการจ่ายหมู่ฟอสเฟตให้กับ ADP โดยฟอสโฟครีเอทีนอ ย่างเดียวไม่สามารถให้พลังงานได้เพียงพอ เส้นใยกล้ามเนื้อ ต้องสร้าง ATP จากกระบวนการหายใจระดับเซลล์แบบไม่ ใช้ออกซิเจนให้ทันก่อนที่ฟอสโฟครีเอทีนในเส้นใยกล้ามเนื้อ จะหมดไปด้วย
- 114. ในการออกกาลังกายประเภทที่ต้องการพลังงาน จานวนมากในเวลาอันรวดเร็วเป็นเวลาไม่นานนักเช่นการ แข่งขันวิ่งระยะสั้น 200 หรือ 400 เมตร และการแข่งขันว่าย น้า
- 115. แน่นอนว่าการสร้าง ATP ด้วยการจ่ายหมู่ฟอสเฟต ให้กับ ADP โดยฟอสโฟครีเอทีนอย่างเดียวไม่สามารถให้ พลังงานได้เพียงพอ ระบบที่เป็นพระเอกสาหรับการออก กาลังกายประเภทนี้คือกระบวนการหายใจระดับเซลล์แบบ ไม่ต้องใช้ออกซิเจน
- 116. ถ้าเราวิ่งมาราธอน เราจะต้องใช้พลังงานอย่างมากเช่นกัน แต่เป็นปริมาณที่คงที่ในช่วงระยะเวลาที่ยาวนาน
- 117. ในกรณีเช่นนี้เส้นใยกล้ามเนื้อจะไม่ใช้ ATP ที่สร้าง จากกระบวนการหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจนตลอดช่วง ระยะเวลาของการออกกาลังกาย เพราะไม่เช่นนั้นกรดแลก ติกที่เกิดขึ้นจะทาให้กล้ามเนื้ออ่อนแรง ระบบการสร้าง พลังงานที่มีประสิทธิภาพสาหรับการออกกาลังกายประเภท นี้คือ การสร้าง ATP ด้วยกระบวนการหายใจระดับเซลล์ แบบใช้ออกซิเจน ดังนั้นนักวิ่งระยะไกลจึงต้องฝึก ความสามารถในการหายใจให้มากที่สุด
- 119. เมื่อเราใช้งานกล้ามเนื้อในการออกกาลังกายเป็น เวลานาน ระบบอื่นๆ ของร่างกายจะต้องทางานสัมพันธ์กัน ไปด้วยเพื่อให้ร่างกายสามารถนาออกซิเจนไปสู่เส้นใย กล้ามเนื้อได้มากขึ้น นอกจากนี้ร่างกายก็ต้องมีการกาจัด ความร้อน และของเสียออกไปเพื่อให้เส้นใยกล้ามเนื้อมี สภาพที่เหมาะสมต่อการทางาน
- 121. การเพิ่มปริมาณออกซิเจนให้กับเส้นใยกล้ามเนื้อ การออกกาลังกายนานกว่า 2 นาที ร่างกายต้องการ ออกซิเจนมากขึ้น เพื่อสร้าง ATP ให้ได้ในปริมาณมาก โดยใช้ กระบวนการหายใจระดับเซลล์แบบใช้ออกซิเจน ในการเพิ่ม ปริมาณออกซิเจนให้แก่ร่างกาย อวัยวะบางอย่างต้องทางานหนัก ขึ้น เช่น หัวใจต้องเต้นแรงขึ้น เร็วขึ้น เพื่อสูบฉีดโลหิตซึ่งมีปริมาณ ของออกซิเจนอยู่สูงไปเลี้ยงกล้ามเนื้อได้มากขึ้น ในขณะที่อวัยวะ บางอย่างอาจต้องหยุดพักการทางานเอาไว้ชั่วคราว เช่น กระเพาะ อาหารจะหยุดพักการย่อยไว้ชั่วขณะ เพื่อให้เลือดที่จะมายัง กระเพาะถูกส่งไปเลี้ยงกล้ามเนื้อแทน
- 122. การกาจัดของเสีย เวลาเราออกกาลังกาย จะมีของเสียที่เกิดขึ้นจากการ ทางานของกล้ามเนื้อ ได้แก่ กรดแลกติก คาร์บอนไดออกไซด์ อะดีโนซีน และไฮโดรเนียม (H3O+) ไอออน ความเป็นกรดที่เกิดจากของเสียพวกนี้จะไปทาให้ ประสิทธิภาพการทางานของเอนไซม์ ATPase ในเส้นใย กล้ามเนื้อลดลง ของเสียเหล่านี้จะต้องถูกขนส่งออกนอก เซลล์ผ่านทางหลอดเลือด เพื่อให้เส้นใยกล้ามเนื้อคงสภาพที่ เหมาะสมต่อการทางาน
- 123. การระบายความร้อนออกจากร่างกาย การหดตัวและคลายตัวของกล้ามเนื้อลายในขณะออก กาลังกายจะมีความร้อนเกิดขึ้นจากระดับปกติมาก ความร้อนที่ เกิดขึ้นจากการทางานของกล้ามเนื้อมาจากการที่เส้นใยกล้ามเนื้อ ไม่สามารถเปลี่ยนพลังงานเคมีจาก ATP ให้เป็นพลังงานกลได้ หมด
- 124. เส้นใยกล้ามเนื้อสามารถใช้พลังงานที่ได้จากการย่อย สลาย ATP ได้ประมาณ 20-25 เปอร์เซ็นต์ เท่านั้น พลังงานส่วนที่เซลล์ไม่สามารถนาไปใช้ได้จะสูญเสียไปใน รูปความร้อน นอกจากนี้กระบวนการหายใจของเซลล์เองไม่ ว่าจะเป็นแบบใช้ออกซิเจน หรือไม่ใช้ออกซิเจนก็ตามจะมี ความร้อนเกิดขึ้นอยู่แล้วด้วย การระบายความร้อนออกจากร่างกาย (ต่อ)
- 125. ร่างกายอบอุ่นอยู่เสมอที่อุณหภูมิประมาณ 37 ํC ได้ด้วย กระบวนการใดบ้าง
- 126. เมื่อความร้อนในร่างกายสูงขึ้นมากกว่า 41 องศา เซลเซียส ร่างกายไม่สามารถทางานเป็นปกติ ร่างกายจะมี ตัวรับรู้ความร้อน (thermoreceptor) อยู่ที่ผิวหนัง ที่ จะส่งคลื่นประสาทไปยังศูนย์ควบคุมอุณหภูมิของร่างกาย ที่ อยู่ในสมองส่วนกลางตรงบริเวณไฮโพทาลามัส (hypothalamus) มีผลทาให้หลอดเลือดที่ไปยัง ผิวหนังขยายตัว ความร้อนที่เกิดขึ้นจะถูกถ่ายเทให้กับเลือด ที่ไหลผ่านมา
- 127. การขยายของหลอดเลือดทาให้เลือดไหลไปยัง ผิวหนังได้มากขึ้น ความร้อนจะถูกขจัดออกจากร่างกายออก สู่อากาศภายนอก นอกจากนี้ร่างกายจะขับเหงื่อออกมามาก ขึ้น เพื่อขจัดความร้อนด้วยการระเหย ความร้อนที่สูญเสีย ออกจากร่างกายด้วยการระเหย เป็นความร้อนที่ถูกนาไปใช้ ในการทาให้น้าบริเวณผิวหนังกลายเป็นไอโดยที่เราไม่ รู้สึกตัว และขจัดออกไปในรูปของการขับเหงื่อ ในขณะที่เสีย เหงื่อ ร่างกายจะสูญเสียน้าและแร่ธาตุที่สาคัญบางตัว ออกไปด้วย เช่น โซเดียมและคลอไรด์
- 128. หากเราออกกาลังกายในที่ร้อนชื้น แถมยังมีการ ระบายอากาศไม่ดี การขจัดความร้อนด้วยการระเหยจะ ทางานไม่ดี อัตราการระเหยของเหงื่อจะลดลง ทาให้เราเป็น ลมแดด (heat stroke) ได้ เซลล์ประสาทบางส่วนใน ระบบประสาทส่วนกลางจะถูกทาลายอย่างถาวร ไม่ สามารถกลับคืนสู่สภาพเดิมหรือสร้างทดแทนขึ้นใหม่
- 129. ศูนย์ควบคุมอุณหภูมิจะเสียไป ร่างกายจึงไม่สามารถ ระบายความร้อนออกได้ เราจะรู้สึกมึนงง ปวดศีรษะ คลื่นไส้ อาเจียน ถ้าอุณหภูมิสูงถึง 45 องศาเซลเซียส ซึ่งเป็นขีด สูงสุดที่คนเราจะทนอยู่ได้ โดยไม่มีการช่วยลดความร้อน ออกอย่างทันท่วงที เซลล์ทั่วไปจะถูกทาลาย ไม่สามารถ ทางานเป็นปกติ เราอาจชักอย่างรุนแรงและอาจถึงตายได้ เพื่อนอาจช่วยลดอุณหภูมิโดยการเช็ดตัวด้วยน้าผสม แอลกอฮอล์
- 130. ดังนั้นเราจะหลีกเลี่ยงการเป็นลมแดด ด้วยการสวม ใส่เสื้อผ้าที่มีการระบายอากาศได้ดี ออกกาลังกายในที่ๆ มี อุณหภูมิไม่เกิน 28 องศาเซลเซียส ดื่มน้าและเครื่องดื่มเสริม เกลือแร่ และกลูโคสระหว่างการออกกาลังกาย
- 131. ถ้าหาเครื่องดื่มเสริมเกลือแร่ไม่ได้ เราจะดื่มน้าบรรจุขวดที่ ผ่านกระบวนการรีเวอร์สออสโมซิส (reverse osmosis) ซึ่งมีความบริสุทธิ์จนกระทั่งมีไอออนต่างๆ น้อยมากได้หรือไม่
- 133. กล้ามเนื้อของเราไม่ได้ใหญ่โตขึ้นทันทีภายหลังการ ออกกาลังกาย 24-48 ชั่วโมง กระบวนการฟื้นตัวภายหลัง การออกกาลังกายต่างหากที่ทาให้กล้ามเนื้อเจริญเติบโตขึ้น ทีละน้อย ด้วยการนาสารอาหารประเภทโปรตีนที่เรา รับประทาน ไปใช้ในการสังเคราะห์เส้นใยโปรตีน องค์ประกอบของกล้ามเนื้อ เพื่อเสริมสร้างเส้นใยกล้ามเนื้อ แต่ละเส้นให้มีความหนาเพิ่มขึ้น (hypertrophy)
- 135. จานวนและชนิดของเส้นใยกล้ามเนื้อในร่างกายจะค่อนข้าง คงที่และถูกกาหนดไว้แล้วโดยพันธุกรรม เส้นใยกล้ามเนื้อที่ มีการเจริญเติบโตเต็มที่แล้วจะไม่มีการแบ่งตัวอย่างเซลล์ใน ร่างกายชนิดอื่นๆ ที่มีการแบ่งตัวตามรอบของวงจรเซลล์ (cell cycle) ดังนั้นการเจริญเติบโตของกล้ามเนื้อจึง เกิดขึ้นจากการเพิ่มขนาดของเซลล์เท่านั้น ไม่ใช่ด้วยการเพิ่ม จานวนเซลล์
- 136. การเพิ่มขนาดของเส้นใยกล้ามเนื้อ หรือการซ่อมแซมเส้น ใยกล้ามเนื้อที่มีสภาพชารุดทรุดโทรม อาศัยเซลล์ต้นกาเนิด (stem cell) ของเซลล์กล้ามเนื้อตั้งต้น (myoblast) ที่มีชื่อว่าเซลล์แซทเทลไลต์ (satellite cell) ซึ่งมีรูปทรงแบนๆ และอยู่แนบชิดกับเส้นใย กล้ามเนื้อ
- 138. โดยปกติแล้วเซลล์แซทเทลไลต์จะไม่แบ่งตัว มันจะ แบ่งตัวก็ต่อเมื่อถูกกระตุ้นด้วยสัญญาณแห่งการซ่อมแซม หรือเพื่อ ตอบสนองต่อการออกกาลังเพื่อฝึกฝนกล้ามเนื้อเท่านั้น เมื่อเซลล์ แซทเทลไลต์แบ่งตัวเสร็จสิ้น มันจะหลอมรวมเข้ากับเส้นใย กล้ามเนื้อที่เสียหาย หรือมันอาจรวมตัวกับเส้นใยกล้ามเนื้อ ของเดิมในมัดกล้ามเนื้อที่ได้รับการฝึกฝนเป็นประจา ทาให้โปรตีน ที่เป็นองค์ประกอบของกล้ามเนื้อมีปริมาณเพิ่มขึ้นมา ด้วยเหตุนี้ เส้นใยกล้ามเนื้อที่เสียหายจึงได้รับการซ่อมแซม และกล้ามเนื้อที่ ถูกฝึกฝนมาอย่างดีจึงมีขนาดเพิ่มขึ้น
- 140. ถ้าเอาเนื้อของสัตว์ที่เพิ่งจบชีวิตลง ไปเข้าตู้แช่แข็ง ทันทีจะทาให้เนื้อเหนียว คุณคิดว่าเป็นเพราะอะไร
- 141. ภายหลังที่สัตว์จบชีวิตลง ด้วยเทคนิคจาเพาะ ทางด้านเทคโนโลยีเนื้อสัตว์ (เพื่อคงคุณภาพของเนื้อ) ระบบ ไหลเวียนของเลือดก็จะหยุดไป กล้ามเนื้อจึงขาดออกซิเจน มาหล่อเลี้ยง อย่างไรก็ตามกล้ามเนื้อยังสามารถหดตัวต่อไป ได้อีกโดยใช้ ATP ที่เกิดขึ้นจากการสลายไกลโคเจนที่มี สะสมอยู่ในกล้ามเนื้อ
- 142. แต่เมื่อใดก็ตามที่ไกลโคเจนในกล้ามเนื้อหมดลง การ สร้าง ATP ไม่สามารถเกิดขึ้นได้ แอกทินกับไมโอซินที่เกาะ กันอยู่ก็จะยังคงเกาะกันอยู่อย่างนั้น ทาให้กล้ามเนื้อแข็ง เกร็ง และมีความเหนียว หากปล่อยทิ้งไว้สักครู่เอนไซม์ หลายชนิดที่มีอยู่ในเส้นใยกล้ามเนื้อจะออกมาย่อยโปรตีน ทาให้สะพานเชื่อมแอกทินไมโอซินหลุดออกจากกัน ทาให้ เนื้อมีความนุ่มขึ้น
- 143. เคล็ดลับในการปรุงอาหาร ในเนื้อสัตว์ดิบ โปรตีนหลายชนิดที่มีอยู่ในกล้ามเนื้อจะมี โครงสร้างเป็นเกลียวที่เชื่อมต่อกันด้วยพันธะเคมี การปรุงอาหาร ด้วยความร้อนจะทาให้พันธะเคมีแตกออก โปรตีนเหล่านั้นจะ คลายเกลียว และเส้นผ่าศูนย์กลางของโปรตีนมีขนาดเล็กลง รวมทั้งความยาวก็หดสั้นลงด้วย ทาให้เราสามารถเคี้ยวเนื้อสัตว์ที่ สุกแล้วได้ง่ายขึ้น ไม่เหนียวหนับอย่างเนื้อสัตว์ดิบๆ แต่ถ้าเราปรุง อาหารเนื้อสัตว์โดยใช้ความร้อนเป็นเวลานานเกินไปทาให้เนื้อ สูญเสียน้าไปมาก เนื้อก็จะเหนียวขึ้น
- 144. ลองสังเกตความแตกต่างของเนื้อสเต็กที่ปรุงแบบสุก มาก (well done) สุกปานกลาง (medium done) สุกพอประมาณ (medium rare)และสุก น้อย (rare) ดูนะจ๊ะ
- 146. การปรุงอาหารแบบที่ต้องอาศัยความร้อนจาก ไอน้า เช่น การต้ม การตุ๋น จะทาให้เส้นใยคอลลาเจน เหนียวๆ จับกับน้าจนพองตัว กลายสภาพเป็นเจละติน (gelatin) ที่มีลักษณะเป็นวุ้นใสๆ พอวุ้นนี้ถูกทิ้งไว้ในที่ เย็น ก็จะจับตัวเป็นก้อนเหมือนเยลลี (jelly)
- 147. ตาแหน่งของกล้ามเนื้อก็มีผลต่อความเหนียว ความนุ่ม ของกล้ามเนื้อด้วยเหมือนกัน กล้ามเนื้อส่วนที่ถูก ใช้งานมาก แข็งแรงมาก เนื่องจากมีการสะสมของเส้นใย โปรตีนที่ช่วยในการหดตัวของกล้ามเนื้ออยู่สูง ก็ย่อมมีความ เหนียวมากกว่ากล้ามเนื้อที่เต็มไปด้วยไขมัน
- 149. พ่อค้าขายเนื้อจะตัดแบ่งเนื้อออกเป็นส่วนต่างๆ ที่มี ความนุ่ม ความเหนียวแตกต่างกันไป ผู้บริโภคสามารถเลือก ซื้อได้ตามความต้องการ และแน่นอนเนื้อส่วนที่ต่างกันก็ ย่อมมีราคาที่แตกต่างกันไปด้วยตามคุณภาพ
- 151. เนื่องจากปลาสามารถลอยตัวอยู่ในน้าได้โดยที่ไม่ ต้องใช้กล้ามเนื้อส่วนใหญ่ของร่างกายช่วยในการพยุงตัว กล้ามเนื้อที่ปลาใช้งานมากมักจะเป็นกล้ามเนื้อส่วนครีบ และส่วนหางเท่านั้น เนื้อปลาจึงมีเส้นใยกล้ามเนื้อที่เป็นเส้น สั้นๆ อีกทั้งเนื้อเยื่อเกี่ยวพันในกล้ามเนื้อของปลายังเป็นชนิด ไมโอคอมมาตา (myocommata) ซึ่งมีความอ่อนนุ่ม กว่าเส้นใยคอลลาเจน ต่อให้ปลามีอายุเยอะ ความเหนียวก็ ยังไม่เท่าเนื้อวัว เนื้อหมูอยู่ดี
Notas del editor
- คำถามที่ 1 นักศึกษาคิดว่ากล้ามเนื้อหดตัวได้อย่างไร จงอธิบาย
- คำถามที่ 2 การควบคุมการหดตัวและคลายตัวของกล้ามเนื้อเกิดขึ้นได้อย่างไร
- คำถามที่ 3 เมื่อกล้ามเนื้อหดตัว หน่วยปฏิบัติการเพื่อการหดตัวของกล้ามเนื้อ มีปริมาตรคงที่ คุณคิดว่าเป็นเพราะเหตุใด
- X1 แทน ความยาวของหน่วยปฏิบัติการย่อยของเส้นใยกล้ามเนื้อในขณะพัก r1 แทน ครึ่งความสูงของหน่วยปฏิบัติการย่อยของเส้นใยกล้ามเนื้อในขณะพัก X2 แทน ความยาวของหน่วยปฏิบัติการย่อยของเส้นใยกล้ามเนื้อในขณะหดตัว r2 แทน ครึ่งความสูงของหน่วยปฏิบัติการย่อยของเส้นใยกล้ามเนื้อในขณะหดตัว
- คำถามที่ 4 เหตุใดคนที่เสียชีวิตไปสักค่อนวันแล้ว จึงมีร่างกายที่แข็งเกร็ง
- Lab ห้อง ก กลุ่ม2 คำถามที่ 5 การทำงานของกล้ามเนื้อได้พลังงานมาจากไหน
- ห้อง ข กลุ่ม ๒
- กล่ม 1 ห้อง ข
- กลุ่ม 1 ห้อง ก
- คำถาม เมื่อกล้ามเนื้อทำงาน ความยาวของกล้ามเนื้อมีการเปลี่ยนแปลงอย่างไรได้บ้าง
- ห้อง ก รวม
- ห้อง ก ทั้งหมด