الرئيسيةعريقبحث

نظرية الخيط المنزلق

☰ جدول المحتويات

نظرِية الخيط المنزلِق: ساركومير في مرحلة الانبساط (الصورة أعلاه) والانقباض (الصورة أدناه).

نظرية الخيط المنزلق (sliding filament theory)‏[1]هي نظرية تشرح آلية الانقباض العضلي بناءً على حركة البروتينات العضلية التي تنزلق فوق بعضها البعض لتوليد الحركة.[2]

تم تقديم هذه النظرية بشكل مستقل في عام 1954 من قبل فريقين بحثيين، أحدهما يَضم كلاً من أندرو هكسلي ورولف نيدرجيرك من جامعة كامبريدج، والآخر يتكون من هيو هكسلي وجان هانسون من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا.[3][4] تم تصور هذا النموذج في الأصل من قبل هيو هكسلي في عام 1953. ولكن قدمه أندرو هكسلي و نيدرجيرك كفرضية "جذابة للغاية".[5]

وفقًا لنظرية الخيط المنزلق، فإن خيوط الميوسين (السميكة) لألياف العضلات تنزلق عبر خيوط الأكتين (الرقيقة) أثناء انقباض العضلات، بينما تظل مجموعتا الخيوط بطول ثابت نسبيًا. قبل الخمسينيات، كانت هناك العديد من النظريات المتنافسة حول عملية انقباض العضلات، بما في ذلك الجذب الكهربائي، طي البروتين، وتعديل البروتين.[6]أدخلت هذه النظرية المُبتدعة مفهومًا جديدًا يسمى نظرية الجسر التصالبي[7](نظرية الجسر المتقاطع المتأرجح تقليديًا، والتي يشار إليها الآن في الغالب باسم دورة الجسر التصالبي) التي تشرح الآلية الجزيئية للخيوط المنزلقة. تنص نظرية الجسر التصالبي على أن الأكتين والميوسين يشكلان مركبًا بروتينيًا (يُطلق عليه كلاسيكيًا أكتيوموسين) عن طريق ربط رأس الميوسين بخيوط الأكتين، مما يشكِّل نوعًا من الجسر المتقاطع (التصالبي) بين الخيطين.

حالياً، تعتبر نظرية الخيط المنزلق تفسير مقبول عالمياً للآلية التي تقوم عليها عملية الانقباض العضلي.[8]

التاريخ

أصل نظرية الخيط المنزلق

هيكل الألياف العضلية (ساركومير) تحت المجهر الإلكتروني مع شرح تخطيطي.

نظرية الخيط المنزلق

شرح تخطيطي لنظرية الخيط المنزلق.

تمخضت نظرية الخيط المنزلق أساساً من بحثين متتاليين نُشِرا في 22 أيار (مايو) 1954 في مجلة نيتشر تحت شعار "التغييرات الهيكلية في العضلات أثناء انقباضها".  على الرغم من أن استنتاجاتهم كانت متشابهة بشكل أساسي، إلا أن البيانات والمقترحات التجريبية الأساسية كانت مختلفة.

  1. فرضية هكسلي-نيدرجيرك(Huxley-Niedergerke): الورقة الأولى، التي كتبها أندرو هكسلي ورولف نيدرجيرك، بعنوان "المجهر التداخل لألياف العضلات الحية". استندت هذه الدراسة إلى عضلات الضفدع باستخدام مجهر التداخل، والتي طورها أندرو هكسلي لهذا الغرض. استنتج الباحثان أن:[5] الشريط I [9]يكون من خيوط الأكتين، والشريط A في معظمه من خيوط الميوسين؛ و أثناء الانقباض، تنتقل خيوط الأكتين إلى الشريط A بين خيوط الميوسين.
  2. فرضية هكسلي-هانسون (Huxley-Hanson)

الورقة الثانية، التي أعدها هيو هكسلي وجان هانسون، بعنوان "التغييرات في المواجهات المتقاطعة للعضلات أثناء الانقباض والتمدد وتفسيرها الهيكلي". هو أكثر تفصيلا واستند إلى دراستهم لعضلة الأرنب باستخدام النقيض من الطور والمجاهر الإلكترونية.

باختصار، تشرح نظرية الخيط المنزلق عملية انقباض العضلات والتي تحدث على عدد من الخطوات الرئيسية، بما في ذلك:[10][11]

  1. إزالة الاستقطاب وإطلاق أيون الكالسيوم.
  2. تشكل الجسر التصالبي للأكتين والميوسين.
  3. آلية انزلاق خيوط الأكتين والميوسين.
  4. تَقصرُّ الساركومير (انقباض العضلات).


العمود الفقري للألياف العضلية هو خيوط الأكتين التي تمتد من خط Z إلى نهاية واحدة من منطقة H، حيث ترتبط بمكون مرن أطلقوا عليه اسم خيوط S؛

تمتد خيوط الميوسين من أحد أطراف النطاق A عبر المنطقة H حتى الطرف الآخر من النطاق A؛

تبقى خيوط الميوسين في طول ثابت نسبيًا خلال تمدد العضلات أو تقلصها؛

إذا كانت خيوط الميوسين تتقلص إلى ما وراء طول النطاق A، فإن أطرافها يمكن طيها لتشكيل نطاقات الانقباض؛

تكمن خيوط الميوسين والأكتين جنباً إلى جنب في النطاق A وفي غياب ATP لا تشكل روابط متقاطعة؛

أثناء التمدد، يزداد الطول فقط في النطاقين I و H، بينما تظل النطاقات A كما هي؛

أثناء الانقباض، تنتقل خيوط الأكتين إلى النطاقات A وتملأ المنطقة H، وتختصر النطاقات I، ويصل الخط Z إلى النطاقات A؛  والقوة الدافعة المحتملة للانقباض هي روابط الأكتين - الميوسين التي تعتمد على التحلل المائي ATP بواسطة الميوسين.

بشكل عام، من أجل انقباض العضلة لابد من انزلاق خيوط الأكتين فوق خيوط المايوسين واقتراب خطي زي(Z)من بعضهما البعض فتقصر اللييفة العضلية ويتم انقباض العضلة ككل.


الاستقبال والعواقب

على الرغم من الأدلة القوية، لم تحصل نظرية الخيط المنزلق على أي دعم لعدة سنوات متلاحقة.[12] رفض Szent-Györgyi الاعتقاد بأن خيوط الميوسين كانت محصورة في الشريطA (band A).[13]شميت ( F.O. Schmitt)، الذي قدم مجهره الإلكتروني أفضل البيانات، كان مشككًا في الصور الأصلية أيضًا.[3] كانت هناك أيضًا حجج فورية بشأن تنظيم الخيوط، سواء كانت مجموعتا الخيوط (الميوسين والأكتين) متداخلة أو متواصلة/مستمرة.  فقط مع المجهر الإلكتروني الجديد، أكد هيو هكسلي الطبيعة المتداخلة للخيوط في عام 1957.[14] كان أيضًا من هذا المنشور أن وجود رابط أكتين-ميوسين (يُطلق عليه الآن جسر تصالبي[15]) تم إظهاره بوضوح. لكنه استغرق خمس سنوات أخرى لتقديم دليل على أن الجسر التصالبي كان تفاعلًا ديناميكيًا بين خيوط الأكتين والميوسين. [16] حصل على الترتيب الجزيئي الفعلي للخيوط باستخدام البلورات بالأشعة السينية من خلال التعاون مع كينيث هولمز، الذي تم تدريبه من قبل روزاليند فرانكلين، في عام 1965.[17] إلا أنه بعد مؤتمر في عام 1972 في مختبر كولد سبرينج هاربور، حيث تم تداول النظريات وأدلة عنها، أصبحت النظرية مقبولةً بشكل عام.[18]في المؤتمر، كا تذكر كوسكاك ماروياما في وقت لاحق، كان على هانسون أن يجيب على الانتقادات من خلال الصراخ، "أعلم أنني لا أستطيع شرح الآلية بعد، لكن الانزلاق حقيقة".[19] جاءت البراهين الواقعية في أوائل الثمانينات عندما أصبح من الممكن إثبات الحركة الانزلاقية الفعلية باستخدام أدوات متطورة جديدة من قبل باحثين مختلفين.[19][20][21]


مقالات ذات صلة

ساركومير

انقباض عضلي

المراجع

  1. Team, Almaany. "Translation and Meaning of sliding filament theory In Arabic, English Arabic Dictionary of terms Page 1". www.almaany.com (باللغة الإنجليزية). مؤرشف من الأصل في 1 أكتوبر 201901 أكتوبر 2019.
  2. Silverthorn, Dee (2010). "Using IV Fluid Therapy to Teach the Principles of Osmolarity & Tonicity". MedEdPORTAL Publications. doi:10.15766/mep_2374-8265.8082. ISSN 2374-8265. مؤرشف من الأصل في 5 أبريل 2020.
  3. Alex (2017-01-01). Huxley, Hugh Esmor (1924–2013), biologist. Oxford University Press. مؤرشف من الأصل في 5 أبريل 2020.
  4. Andersen, Peter; Qvortrup, Lars, المحررون (2004). "Virtual Applications". doi:10.1007/978-1-4471-3746-7. مؤرشف من الأصل في 18 يونيو 2018.
  5. HUXLEY, A. F.; NIEDERGERKE, R. (1954-05). "Structural Changes in Muscle During Contraction: Interference Microscopy of Living Muscle Fibres". Nature. 173 (4412): 971–973. doi:10.1038/173971a0. ISSN 0028-0836. مؤرشف من الأصل في 15 ديسمبر 2019.
  6. Jack A. (2014). Mechanism of Muscular Contraction. New York, NY: Springer New York. صفحات E1–E1.  . مؤرشف من الأصل في 10 يونيو 2018.
  7. Team, Almaany. "ترجمة و معنى cross bridges بالعربي في قاموس المعاني. قاموس عربي انجليزي مصطلحات صفحة 1". www.almaany.com (باللغة الإنجليزية). مؤرشف من الأصل في 4 يوليو 201902 أكتوبر 2019.
  8. Philip (2012-08-30). Handbook of Wood Chemistry and Wood Composites, Second Edition. CRC Press. صفحات 151–216.  . مؤرشف من الأصل في 14 أبريل 2020.
  9. "ترجمة و معنى كلمة band في قاموس المعاني. قاموس عربي انجليزي مصطلحات صفحة 1". web.archive.org. 2016-08-06. مؤرشف من الأصل في 25 مايو 202025 مايو 2020.
  10. "Sarcomeres | BioNinja". ib.bioninja.com.au. مؤرشف من الأصل في 29 مارس 201925 نوفمبر 2019.
  11. "Muscle Contraction | BioNinja". web.archive.org. 2019-03-29. مؤرشف من الأصل في 25 مايو 202025 مايو 2020.
  12. Spudich, James (2013-09-15). "Memories of Hugh E. Huxley (1924–2013)". Molecular Biology of the Cell. 24 (18): 2769–2771. doi:10.1091/mbc.E13-08-0454. ISSN 1059-1524. PMID 24030511. مؤرشف من الأصل في 11 يناير 2020.
  13. June (1996). Aldous Huxley and the Mysticism of Science. London: Palgrave Macmillan UK. صفحات 146–169.  . مؤرشف من الأصل في 11 يونيو 2018.
  14. Huxley, J. (1957-03-09). "Material of Early Contraceptive Sheaths". BMJ. 1 (5018): 581–582. doi:10.1136/bmj.1.5018.581-b. ISSN 0959-8138. مؤرشف من الأصل في 15 ديسمبر 2019.
  15. Team, Almaany. "ترجمة و معنى cross bridges بالعربي في قاموس المعاني. قاموس عربي انجليزي مصطلحات صفحة 1". www.almaany.com (باللغة الإنجليزية). مؤرشف من الأصل في 4 يوليو 201925 نوفمبر 2019.
  16. Jake (2019-09-09). Aldous Huxley and Alternative Spirituality. BRILL.  . مؤرشف من الأصل في 14 أبريل 2020.
  17. HUXLEY, H. E.; BROWN, W.; HOLMES, K. C. (1965-06). "Constancy of Axial Spacings in Frog Sartorius Muscle during Contraction". Nature. 206 (4991): 1358–1358. doi:10.1038/2061358a0. ISSN 0028-0836. مؤرشف من الأصل في 15 ديسمبر 2019.
  18. Bruce J. (2010-09). Cooke, Alistair (1908-2004), journalist. Oxford University Press. مؤرشف من الأصل في 5 أبريل 2020.
  19. R.; Maruyama, K., المحررون (1995-02-16). Special Aspects of the Therapy for Gastric Carcinoma. S. Karger AG.  . مؤرشف من الأصل في 15 ديسمبر 2019.
  20. Spudich, J A (1989-11). "In pursuit of myosin function". Cell Regulation. 1 (1): 1–11. doi:10.1091/mbc.1.1.1. ISSN 1044-2030. مؤرشف من الأصل في 15 ديسمبر 2019.
  21. Yanagida, Toshio; Arata, Toshiaki; Oosawa, Fumio (1985-07). "Sliding distance of actin filament induced by a myosin crossbridge during one ATP hydrolysis cycle". Nature. 316 (6026): 366–369. doi:10.1038/316366a0. ISSN 0028-0836. مؤرشف من الأصل في 15 ديسمبر 2019.

موسوعات ذات صلة :