RÖRELSER, MUSKLER, BIOMEKANISMER

RÖRELSER, MUSKLER, BIOMEKANISMER Rörelse är ej enbart en fysisk rörelse vid förflytt-ning från en plats till en annan. Också sessila djur rör sig. T ex vatten pumpas över gälar, föda transporteras genom tarmarna, blod flyter genom cirkulations-organen.

Huvudmekanismerna för rörelse: 1. Amöboida rörelser Hos t ex protozoer och vertebraters vita blodkroppar. Rörelsen består av cytoplasmaströmningar, förändringar i cellens form och utsträckning av psuedopoder.

2. Rörelser med flageller och cilier - Flageller – vätskan rör sig parallellt med axeln. Cilier – vätskan rör sig parallellt med cellytan. För yttre rörelser hos endel protozoer, men förekommer även hos högre djur. Kräver ett akvatiskt medium. Små organismer har en stor yta i förhållande till volym, cilierna och flagellerna kan utnyttja vattnets krafter.

Ek = ½ mu² (kg m²/s²) 3. Muskelrörelse Musklernas struktur ATP omvandlas till mekaniskt arbete. För utföra mekaniskt arbete behövs det kraftalstrande och kraftöverförande vävnader, dvs muskler, senor och ben. Musklernas struktur Proteinerna aktin och myosin är kuggarna i maskineriet. Vertebraternas skelettmuskler och hjärtmuskel är tvärstrimmiga, musklerna i de inre organen är glatta. Hjärtmuskeln och organmusklerna fungerar självständigt och har en långsammare kontraktion.

Skelettmusklerna Fibrer med stora, fler-kärniga celler. Fibrerna är fyllda med fibriller tvärskurna av Z-linjer. Området mellan två Z-linjer = sarkomer. Det tjocka filamentet består av myosin och är ihoplänkat med de tunna aktinfilamenten.

Hjärtmuskeln Särskiljs från andra tvärstrimmiga muskler: innehåller fler mitokondrier en kontraktion sprids snabbt genom hela muskeln en kontraktion följs omedelbart av en viloperiod rytmen dämpas av acethylcholin, ökas av noradrenalin.

Glattmuskulatur Extracellulärt matrix fäster musklerna vid varandra. Har också aktin, myosin och ATP Fibrerna blandade med bindväv. Små celler. Extracellulärt matrix fäster musklerna vid varandra. Proteinet kollagen är huvud-komponenten. Senorna, innehåller också kollagen, fäster musklerna vid ben. Huvudkomponenterna i ben är CaPO4 och kollagen.

Muskelarbete - tvärstrimmiga muskler Kontraktion: musklen förkortas vid stimulans. Förkortningen är kopplad till avgivningen av kraft. Myosin omvandlar kemisk energi till mekaniskt arbete. Aktiveringen av muskeln är vanligen en nerv-impuls. Ett extra energilager i form av glykogen lagras i musklerna.

Fyra proteiner involverade: myosin, aktin, tropomyosin, troponin

Vertebrater har både snabba och långsamma muskelfibrer. Snabbt verkande fibrer har lite myoglobin, stora nervfibrer och snabb respons. För snabba rörelser t ex grodans bakbens-muskel. Långsamma muskler har mer myoglobin, små nervfibrer. Används för kroppshållningen.

Muskelarbete - glatta muskler Kontraktionen stimuleras av [Ca2+] som diffunderar in i cellen från den extracellulära vätskan. Troponin saknas. Kontrolleras av nerver och hormoner. Vissa muskler kan fungera både som tvärstrimmiga och glatta; reagerar snabbt, men orkar hålla sig kontrakterade. Ex molluskernas sk catchmuskel.

SKELETTET Indelas i: 1.Stela skelett 2.Hydrostatiskt skelett a) endoskelett – vertebrater, echinodermer b) exoskelett – insekter, crustacéer 2.Hydrostatiskt skelett a) vätska + mjuka väggar – maskar, bläckfiskar b) vätska + stela element – spindelben c) muskler som väggar + vätska – vertebraters tunga, bläckfiskens armar, elefantsnabeln

BIOMEKANIK Vad som händer med energin då den används för rörelse. 1. Springa Då ett djur springer omvandlas muskelarbetet till värme. Mesta arbetet går åt till kroppens mekaniska rörelser, men det behövs också arbete för att öka andningsrörelsen och aktivera hjärtpumpen. Att lyfta 1 kg kroppsmassa 1m rakt uppåt vertikalt ökar energiförbrukningen oberoende av djurets storlek  lättare för litet djur att springa uppför en backe.

2. Flyga Förmågan att flyga har utvecklats självständigt hos 4 djurgrupper: insekter, utdöda reptiler, fåglar, vertebrater (fladdermöss). Innefattar två steg: lyfta och drivas framåt. Lyftet balanseras av vikten, drivkraften balanseras av luft-motståndet. Vingslagen genererar kraft. Flygförmågan påverkas av djurets storlek, form, rörelseförmåga, vingstorlek och –form.

3. Simma Simning och flygning fungerar likartat. Skillnaden mellan att flyga och att simma: vattnets höga densitet minskar kraften som behövs för att kunna lyfta. I vattnet har de flesta simmande djur samma densitet som vattnet  all kraft måste används för att drivas framåt.

Buoyancy – förmågan att flyta Är ett simmande djur tyngre än vattnet måste endel energi åtgå till hindra djuret från att sjunka. Små djur har relativt stor yta i förhållandet till volymen + utskjutande delar som minskar sjukandet. Problemet är större för stora djur.

Metoder att minska sin densitet: a) Minska andelen tunga ämnen i kroppen. Främst CaCO3 eller CaPO4 som bygger upp skelettet. Skelettet är särskilt tungt hos t ex musslor, koraller, vertebrater, kiselskalet hos svampdjur, kitinet hos leddjur. Denna lösning på problemet är dock inte den allra bästa, utan lämpar sig bäst för mindre djur.

b) Ersätta tunga joner (Mg2+, SO42-) med lättare (Na+, Cl-, H+ eller NH4+). Gäller speciellt växter. Dinoflagellaten Noctiluca ansamlas på vattenytan  lättare än vatten. Den blir isotonisk genom att minska Ca2+, Mg2+ och SO42- mängderna och istället lagra ammonuim, NH4+.

c) Bli av med joner utan att ersätta dem Ger en utspädd, hypotonisk kroppsvätska. Evertebrater är vanligen i osmotisk jämvikt med havsvattnet och använder sig ej av denna metod. Teleoster har en lägre jonkoncentration än havsvattnet vilket kan hjälpa dem att minska vikten i vattnet. Men betydelsen är ändå minimal eftersom deras skelett och muskler innehåller tunga ämnen. Metoden är effektiv för djuphavsarter med liten skelett- och muskelmassa.

d) Öka andelen av ämnen lättare än vatten, främst fetter och oljor. Plankton lagrar fett istället för socker. Elasmobrancher har en stor lever som till stor del består av olja, därtill har broskfiskarna ett lätt broskskelett.

(t ex fiskens simblåsa) e) Använda gasblåsor (t ex fiskens simblåsa) Gas har mycket låg densitet. Gasen består av O2, N2, CO2. I gasblåsor med mjuka väggar förändras simblåsans volym med djupet. Förekommer hos fiskar. I gasblåsor med stela väggar sker inga volymförändringar, blåsan fungerar som ett skelett, ex. pärlbåten.