Otot dan Lokomosi
Bagaimana hewan mengubah energi kimia menjadi gerakan: mekanisme molekuler kontraksi otot dan mekanisme berenang, terbang, berlari, dan merangkak.
Definition
Otot adalah jaringan kontraktil yang menghasilkan gaya dan gerakan melalui interaksi filamen aktin dan miosin, dan lokomosi adalah gerakan mandiri seekor hewan melalui lingkungannya, yang dicapai oleh aksi otot pada penopang rangka atau hidrostatik.
Scope
Area ini mencakup fisiologi komparatif otot dan gerakan: struktur otot dan mekanisme filamen bergeser pada kontraksi, energetika dan jenis serat otot, biomekanika yang mengubah gaya otot menjadi gerakan, serta beragam mode lokomosi dan efisiensinya. Ini mencakup tingkat molekuler, seluler, dan seluruh hewan serta cara gerakan disesuaikan dengan ukuran tubuh dan medium. Cakupan bersifat komparatif dan mekanistik, bukan klinis.
Sub-topics
Core questions
- Bagaimana otot mengubah energi kimia menjadi gaya dan pemendekan?
- Bagaimana serat otot berbeda dalam kecepatan, ketahanan lelah, dan pasokan energi?
- Bagaimana gaya otot diterjemahkan menjadi gerakan yang berguna oleh kerangka dan anggota tubuh?
- Mode lokomosi apa yang telah berevolusi, dan apa yang membuat gerakan efisien?
Key theories
- Teori kontraksi filamen bergeser
- Otot memendek bukan karena filamennya memendek tetapi karena filamen aktin dan miosin bergeser satu sama lain, sebuah model yang diusulkan secara independen oleh dua kelompok dari mikroskopi otot yang berkontraksi.
- Siklus jembatan silang
- Gaya dan pergeseran dihasilkan oleh kepala miosin yang berulang kali menempel pada aktin, menarik, melepaskan, dan menempel kembali dalam siklus yang didukung oleh hidrolisis ATP dan diatur oleh kalsium, menjelaskan sifat mekanik otot.
Mechanisms
Otot lurik dibangun dari sarkomer di mana filamen aktin dan miosin yang saling bertautan bergeser satu sama lain untuk memendekkan serat. Kontraksi dipicu ketika potensial aksi melepaskan kalsium dari retikulum sarkoplasma, mengekspos situs pengikatan pada aktin sehingga kepala miosin berputar melalui perlekatan, langkah daya, dan pelepasan, setiap siklus mengonsumsi ATP. Serat otot berbeda dalam kecepatan kontraksi dan apakah mereka bergantung pada metabolisme aerobik atau anaerobik, menghasilkan jenis yang lambat tahan lelah dan cepat kuat yang cocok untuk tugas yang berbeda. Otot bekerja pada tuas rangka atau pada kerangka hidrostatik untuk menghasilkan gerakan, dan mekanisme yang dihasilkan bergantung pada ukuran tubuh, dengan lokomosi di seluruh berenang, terbang, berlari, dan menggali menunjukkan biaya transportasi yang khas. Pekerjaan komparatif mengaitkan biaya ini dengan ukuran tubuh dan medium, mengungkapkan mengapa setiap mode gerakan efisien dalam kondisinya sendiri.
Clinical relevance
Pemahaman molekuler tentang kontraksi dan studi komparatif tentang energetika otot mendasari analisis kinerja otot, kelelahan, dan biaya energi dari latihan dan lokomosi. Entri ini bersifat edukatif dan tidak memberikan panduan medis.
History
Studi termodinamika otot oleh A. V. Hill dan proposal independen teori filamen bergeser oleh Andrew Huxley dengan Rolf Niedergerke dan oleh Hugh Huxley dengan Jean Hanson pada tahun 1954 menetapkan bagaimana otot berkontraksi. Ahli biomekanika komparatif seperti Robert McNeill Alexander kemudian menganalisis bagaimana otot menggerakkan lokomosi hewan yang beragam.
Key figures
- Andrew Huxley
- Hugh Huxley
- Archibald Vivian Hill
- Robert McNeill Alexander
Related topics
Seminal works
- huxley1954
- huxleyhanson1954
- hill2016
Frequently asked questions
- Apa yang dikatakan teori filamen bergeser?
- Dikatakan otot memendek karena filamen aktin dan miosin bergeser satu sama lain daripada menyusut, sehingga filamen yang tumpang tindih meningkatkan tumpang tindihnya selama kontraksi.
- Mengapa beberapa otot cepat dan yang lain lambat?
- Serat otot berbeda dalam protein kontraktil dan pasokan energinya, dengan serat cepat dibangun untuk upaya cepat yang kuat dan serat lambat untuk pekerjaan yang berkelanjutan dan tahan lelah.