Kaslarımız gerçekten nasıl güç üretiyor? Aktin-miyozin bağları yük altında nasıl davranıyor?

[Turgut Ertürk]

Arkadaşlar, son zamanlarda kasların içeride ne yaptığıyla ilgileniyorum. Okuduğum kadarıyla kasılma «kayma filament» teorisine dayanıyormuş; aktin ve miyozin filamentleri birbirinin üstünden kayarken o çapraz bağlar oluşuyormuş. Ama ben tam olarak şunu anlamaya çalışıyorum: Bu bağlar yük altında gerçekten nasıl dönüyormuş, yani yük artınca bağların açısı/şekli değişip kuvvet üretimi değişiyormu?

Bir de antrenman tarafında kafama takılan var. Koşu/sprint hocalarının sürekli «ekzentrik yüklenme» diyor, terminal swing’de hamstring’in aniden fazla uzayken gerilmesinden bahsediyor. Bunun içerideki o çapraz bağlarıyla bir alakası var mı? Yük altında bağların «popping» adı verilen bir şeyi tetiklediğini okudum ama o tam olarak ne demek, kasın ürettiği kuvveti nasıl değiştiriyor? Konuyu basit ama doğru anlatan var mı, teknik detaya girebiliriz.

[Hale Göksu]

Selamlar, ilgilendiğin konu kas fiziolojisinin tam kalbi aslında. Önce temeli oturtalım: Aktin ve miyozin asla birbirine «yapışıp» çekilmiyor. O çapraz bağlar (cross-bridge) bir eli miyozin kafa ucundan aktine bağlıyor, sonra ATP hidroliziyle enerji bulup bir «power stroke» yani güç darbesi yapıyor. İşte o anda miyozin kafa ucu açı değiştiriyor, kabaca 40-50 dereceye kadar dönmüş gibi hareket ediyor ve aktin ipliğini içeride doğru çekiyor. Bu açı değişiminin kat ettiği mesafe, kasa verilen «atım» uzunluğunu belirliyor. Her bağ tek başına mikrometre mertebesinde bir kayma sağlıyor ama binlerce bağ topluca yaptığı için sarcomer net biçimde kısalıyor.

İlginç olan tam da senin sorduğun yük tarafı. Çapraz bağlar aslında birer «ratchet»/tıracık gibi çalışıyor; yük artınca bağın o açıyı değiştirme yeteneği geriliyor. Yük ne kadar yüksekse, bağın power stroke’tan sonra serbest bırakılıp tekrar bağlanması o kadar yavaşlıyor, yani bağ o an daha uzun süre bağlı kalıyor ve daha çok bağ aynı anda tutunuyor. İşte kuvvet dediğimiz şey tam olarak bu anda bağlanmış (attached) olan kros-bridge sayısı ve her birinin ürettiği tekil kuvvetin toplamı. Yük artınca bağların ömrü uzar, daha fazla bağ aynı anda tutunur, dolayısıyla üretilen kuvvet artar. Buna «gerilim-uzama» ilişkisi denir, yük ne kadar yüksekse o bağların tutunma süresi o kadar uzar, kuvvet de o kadar çıkar.

Ekzentrik konusuna gelirsek: Kas uzarken (lengthening) çapraz bağlar gerilerek «kırılıyor» ama aynı anda yeni bağlar da bağlandığı için kas hem uzar hem kuvvet üretir. İşte bu sırada bazı bağlar aniden aşırı gerilip kopuyormuş gibi davranır, tam da senin okuduğun «popping sarcomere» olayı bu. Terminal swing’de hamstring (özellikle biceps femoris uzun başı) maksimum uzayken hızla geriliyor; v > 0.5 V_max gibi yüksek uzatma hızında tüm sarcomerler aynı anda aynı kadar uzayamadığı için bazıları diğerlerinden fazla açılıp «patlıyor». Bu da bağların aşırı gerilip hasar görmesine yol açar. Bu yüzden sprintçilere ekzentrik protokol (örneğin Nordic hamstring, RPE-9’da yüksek hızlı negatif fazlı iskemik/tekerlek egzersizleri) veriliyor; sebebi tam budur — aşırı uzama anında bağların dayanıklılığını ve bağlanma kapasitesini artırarak o popping hasarına direnç kazandırmak.

Özetlersem: kuvvet = bağlanmış kros-bridge sayısı × tekil kuvvet. Yük artınca bağların tutunma süresi uzar, daha fazla bağ tutunur, kuvvet artar. Ekzentrikte ise aşırı/çift yönlü gerilme bazı sarcomerlerin koparmasıyla hasar riski doğurur, ekzentrik bu dayanıklılığı artırır. Detaya girmek istersen tekil bağın kuvvet-zaman eğrisi ve Huxley’nin 1957 modelindeki bağlanma/ayrılma katsayılarını (f ve g fonksiyonları) da konuşabiliriz.

Çalışma Masası: Çift Kollu Masa Lambası + Büyüteçli Işık + Keten Ciltli Not Defteri

[Yazar]

Yazılar