İskelet Sistemi ve Kemik Doku

İnsanda destek ve hareket sistemi, iskelet sistemi ile kas sisteminin birlikte çalışmasıyla görevini yerine getirir. İskelet sistemi vücuda destek sağlarken, kemik hücrelerine osteosit, ara maddeye ise osein denir.

Kemikler esneklik ve sertlik özelliklerini farklı bileşenlerden alır. Kollajen lifler kemiğe esneklik kazandırırken, kalsiyum ve magnezyum gibi inorganik maddeler kemiğe sertlik verir. Bu sayede kemiklerimiz hem dayanıklı hem de esnek olabilir.

Not: Kemik dokudaki osteositler lakün adı verilen boşluklarda bulunur ve birbirleriyle uzantılar aracılığıyla iletişim kurarlar.

Kemik doku iki farklı yapıda bulunur: Süngerimsi kemik doku ve sert (sıkı) kemik doku. Süngerimsi kemik doku gözenekli yapıda olup, boşluklarında kan hücrelerini üreten kırmızı kemik iliği bulunur. Uzun kemiklerin baş kısmında, kısa ve yassı kemiklerin iç kısmında görülür.

Sert kemik doku ise daha sağlam bir yapıya sahip olup, osteon adı verilen birimlerden oluşur. Sert kemik dokuda boyuna uzanan Havers kanalları ve bunları birbirine bağlayan Volkmann kanalları bulunur. Bu kanallarda sinir hücreleri ve kan damarları bulunarak osteositlerin beslenmesini sağlar.

Kemik Çeşitleri

Kemikler şekillerine göre dört gruba ayrılır: uzun, kısa, yassı ve düzensiz şekilli kemikler. Hepsi farklı bölgelerde farklı görevler üstlenir.

Uzun kemikler, kol ve bacaklarımızda bulunan pazu, dirsek, ön kol, kaval, baldır ve uyluk kemikleridir. Bu kemiklerin yapısı baş ve gövde olmak üzere iki bölümden oluşur. Baş kısmının dışı sert kemik doku, içi süngerimsi kemik doku ile kaplıdır. Gövde kısmında ise sarı kemik iliği ve kanalı bulunur.

Önemli! Uzun kemiklerin boyca uzamasını sağlayan yapı epifiz plağıdır. Yaşın ilerlemesiyle bu yapı kemikleşerek boyun uzaması durur.

Kemiklerin en dışını saran periost zarı, kemiği besler, onarır, korur ve enine büyümesini sağlar. Bu zarda bol miktarda kan damarı ve sinir bulunur.

Kısa kemikler el bilek ve ayak bilek kemikleridir. Boy ve enleri birbirine yakın olan bu kemiklerin dış kısımları sert kemik doku, iç kısımları ise süngerimsi kemik doku ile kaplıdır.

Yassı ve Düzensiz Şekilli Kemikler

Yassı kemikler geniş, düz bir yapıya sahiptir. Kafatası, kaburga, kalça ve kürek kemikleri yassı kemiklere örnektir. Dış kısımlarında sert kemik doku, iç kısımlarında ise süngerimsi kemik doku bulunur.

Düzensiz şekilli kemikler belli bir şekle sahip olmayan kemiklerdir. Omurlar ile çene kemikleri düzensiz şekilli kemiklere örnek verilebilir. Bu kemiklerin de dış kısımlarında sert kemik doku, iç kısımlarında ise süngerimsi kemik doku bulunur.

Dikkat: Süngerimsi kemik doku, sert kemik doku, periost ve kırmızı kemik iliği tüm kemik çeşitlerinde ortak olarak bulunurken, sarı kemik iliği ve kanalı sadece uzun kemiklerde bulunur.

Kemik çeşitleri farklı görünmelerine rağmen, yapısal olarak benzer özellikler gösterirler. Hepsi vücudumuzun farklı bölgelerinde bulunarak destek, koruma ve hareket gibi çeşitli görevleri yerine getirirler.

Kıkırdak Doku

Kıkırdak doku, iskelet sisteminin önemli bir bölümünü oluşturur ve kondrosit adı verilen hücrelerden meydana gelir. Ara maddesine ise kondrin denir. Kıkırdak dokuda kan damarı bulunmaz ve kondrositler beslenme ihtiyaçlarını bağ dokudan difüzyon yoluyla karşılar.

Kıkırdak dokunun üç farklı çeşidi vardır:

1. Hiyalin Kıkırdak: Kollajen lif taşır ve embriyonik dönemde tüm iskelet bu kıkırdaktan oluşur. Büyüme sürecinde büyük oranda kemikleşse de burunda, soluk borusunda, bronşlarda, kaburga uçlarında ve oynar eklemlerin kemik yüzeylerinde hiyalin kıkırdak bulunmaya devam eder.

2. Elastik Kıkırdak: Elastik lif taşır ve bükülme, esneme özelliği gösterir. Kulak kepçesi, östaki borusu ve epiglottiste bulunur.

İlginç Bilgi: Kulağımızı çekip bıraktığımızda eski haline dönmesini sağlayan yapı elastik kıkırdaktır!

3. Fibröz Kıkırdak: Kollajen lif miktarı fazladır ve basınç ile çekmeye dayanıklı bir yapısı vardır. Özellikle omurlar arası disklerde bulunarak, omurganın esnekliğini sağlar.

Eklem Çeşitleri

Kemiklerin birleşim noktaları olan eklemler, hareket kabiliyetimizi belirleyen yapılardır. Üç farklı eklem çeşidi bulunur.

Oynar Eklem, kol ve bacaklardaki kemikler arasında bulunur. Bu eklemlerde iki kemik, ligament denilen yapılarla birbirine bağlanır. Oynar eklemlerde bulunan eklem kapsülü, içerisinde sinoviyal zar tarafından üretilen sinoviyal sıvı ile kemiklerin sürtünmesini engeller.

Önemli: Eklem kapsülü ve sinoviyal sıvı sadece oynar eklemlerde bulunur, diğer eklem çeşitlerinde bulunmaz.

Yarı Oynar Eklem, sınırlı hareket yeteneğine sahiptir. Bu eklemlerde sürtünmeyi engellemek için kıkırdak yapılı diskler bulunur. Omurgayı oluşturan omurlar arasındaki eklemler yarı oynar eklemlere örnektir.

Oynamaz Eklem ise hareket yeteneği olmayan eklemlerdir. Kafatası kemikleri arasında, göğüs kemiği ile kaburgalar arasında ve kuyruk sokumunda bulunan bu eklemler, kemiklerin birbirine sıkıca tutunmasını sağlar.

Kas Sistemi ve Kas Çeşitleri

Kas sistemi, iskelet sistemi ile birlikte destek ve hareket sistemini oluşturur. Kas hücrelerinin zarına Sarkolemma, sitoplazmasına Sarkoplazma, mitokondrilerine sarkozom ve endoplazmik retikulumlarına ise Sarkoplazmik retikulum denir.

Kas hücrelerinde aktin ve miyozin adı verilen protein iplikler bulunur ve bunlar birlikte miyofibril yapısını oluşturur. Kaslar hareket sağlamanın yanı sıra, vücuda destek olur, vücut şeklini oluşturur ve kasılıp gevşeyerek kan ile lenf sıvısının taşınmasına yardımcı olur.

Bilgi: Kaslarda bulunan miyoglobin, oksijen depolayan ve kaslara kırmızı renk veren protein yapılı bir moleküldür.

Vücudumuzdaki kaslar üç farklı çeşide ayrılır:

1. İskelet Kası (Çizgili Kaslar): Silindir şekilli, çok çekirdekli hücrelerden oluşur. Somatik sinir sistemi denetiminde, istemli çalışan bu kaslar iskelete tutunur ve vücutta en fazla bulunan kas çeşididir. Hızlı çalışır ancak çabuk yorulurlar. Miyoglobin miktarları fazladır ve aktin-miyozinler düzenli dizilerek bantlı bir görünüm oluşturur.

2. Kalp Kası: Kalbin yapısında bulunan, silindir şekilli, dallanmış ve genellikle tek çekirdekli hücrelerden oluşur. Otonom sinir sistemi denetiminde istemsiz çalışır, ancak otonom sinir sistemi olmadan da kasılıp gevşeyebilir.

3. Düz Kaslar: Mekik şeklinde, tek çekirdekli hücrelerden oluşur. Genellikle iç organların yapısında (mide, bağırsak, damarlar vb.) bulunur. Otonom sinir sistemi denetiminde istemsiz çalışır ve yavaş, düzenli hareket eder.

Kas Çeşitlerinin Özellikleri

İskelet kaslarındaki aktin ve miyozinler düzenli dizilerek bantlı bir yapı oluşturur. Miyozinler koyu, aktinler açık renkte görünerek karakteristik çizgili görünüm kazanır. Bu kaslar oksijen yetersizliğinde laktik asit fermantasyonu yapabilir.

Kalp kası hızlı ve düzenli (ritmik) çalışır. Kalp kasında da aktin ve miyozinler düzenli dizilerek bantlaşma meydana getirir. Dallanmış kalp kası hücreleri ara diskler ile birbirine bağlanır ve kalbin düzenli çalışabilmesi için ara diskler hücreler arasında sinyal iletimi yapar.

Önemli: Kalp kası, otonom sinir sistemi olmadan da tek başına kasılıp gevşeyebilir. Bu özellik, kalbimizin sürekli ve kesintisiz çalışmasını sağlar.

Düz kaslar iç organlarımızın yapısında bulunur. Aktin ve miyozinler düzenli dizilmediği için bantlaşma görülmez. Yavaş ve düzenli çalışma özelliğindedirler.

Kas çeşitleri arasında en hızlı çalışanı çizgili kaslardır. Bunu kalp kası takip eder ve en yavaş çalışan kas tipi ise düz kaslardır.

Kas Kasılması (Huxley Kayan İplikler Modeli)

Kasların kasılma birimi sarkomer olarak adlandırılır. Sarkomer, iki Z çizgisi arasında kalan bölümdür ve içerisinde aktin ve miyozin proteinleri bulunur.

Z çizgilerine bağlı olan açık renkteki ince iplikler aktin proteinleridir. Sarkomerin orta kısmında bulunan koyu renkli kalın iplikler ise miyozin proteinleridir. Bu proteinlerin düzenli dizilimi bantların oluşumunu sağlar.

Bilgi Notu: Sadece aktinlerden oluşan bölgeye I bandı, aktin ve miyozinden oluşan orta kısma A bandı, sadece miyozinden meydana gelen bölüme ise H bandı denir.

Kas kasılması sırasında, aktin ve miyozin filamentleri arasındaki etkileşim sonucunda Z çizgileri birbirine yaklaşır, sarkomerin boyu kısalır, I bandı ve H bandı daralır. Bu sayede kas lifi boylu boyunca kısalır. Gevşeme sırasında ise bu süreç tersine işler; Z çizgileri birbirinden uzaklaşır, sarkomer uzar, I ve H bantları genişler.

Kasılma ve gevşeme sürecinde A bandının boyu değişmez, çünkü A bandı toplam miyozin boyuna karşılık gelir ve miyozinin boyu kasılma veya gevşeme sırasında değişmez.

Kas Kasılma Mekanizması

Kas kasılması ve gevşemesi şu aşamalarla gerçekleşir:

1. Nörondan motor uç plağa nörotransmitter maddeler salgılanır. Bu maddeler kas hücresinin zarındaki reseptörleri uyarır ve zarın sodyum geçirgenliği artar. Hücre içine giren sodyum iyonları kas hücresinin uyarılmasını sağlar.

2. Uyarılan kas hücresi, sarkoplazmik retikulumdan kalsiyum iyonlarını sitoplazmaya bırakır. Kalsiyum iyonları troponin proteinine bağlanarak miyozinin aktin üzerindeki bağlanma noktalarını açar ve ATPaz enzimini aktifleştirir.

3. ATP kullanılarak aktinler miyozin üzerinden sarkomer merkezine doğru kayar ve kas kasılması gerçekleşir.

Dikkat: Hem kasılma hem de gevşemede ATP kullanılır!

Kas gevşemesi ise kalsiyum iyonlarının aktif taşıma ile ATP kullanılarak tekrar sarkoplazmik retikuluma alınmasıyla meydana gelir. Bu sayede miyozin bağlanma noktaları kapanır ve kas lifi gevşer.

Kasın kasılabilmesi için gerekli en düşük uyarı şiddetine eşik değer denir. Tek bir kas lifi eşik değer ve üstündeki uyarılara aynı şiddette tepki verir. Bu duruma "ya hep ya hiç" kuralı denir.

Kas Enerjisinin Sağlanması

Kas kasılması için gereken enerji belirli bir sıralama ile farklı kaynaklardan sağlanır:

1. Öncelikle kas hücrelerinde bulunan mevcut ATP molekülleri kullanılır.

2. Mevcut ATP bitince kreatin fosfat devreye girer. Kreatin fosfat parçalanarak ADP'den ATP üretimini sağlar.

3. Enerji ihtiyacı devam ederse, kas hücrelerinde depo halinde bulunan glikojen parçalanarak glikoz fosfatlar oluşur.

İlginç Bilgi: Kaslardaki glikojen parçalandığında oluşan glikozlar fosfatlandığı için kana verilmez, doğrudan kas hücrelerinde enerji üretimi için kullanılır.

Oluşan glikoz fosfatlar, oksijenin varlığına bağlı olarak oksijenli solunum veya laktik asit fermantasyonu yoluyla ATP üretimine katılır. Bu süreçte ATP, kreatin fosfat ve glikojen miktarları azalırken; ADP, inorganik fosfat, kreatin, karbondioksit, su, laktik asit ve ısı miktarları artar.

Kas tonusu, çizgili kasların dinlenme anında bile bir miktar kasılı kalması durumudur ve orta beyin tarafından kontrol edilir. Bilinç kaybında kas tonusu devre dışı kalır.