00:00:02
مرحبًا.
00:00:03
أمسكتم بي وأنا أمارس الرياضة.
00:00:05
في المرة الأخيرة التي كنت
أرفع بها الأثقال خلال حلقة Crash Course
00:00:07
وأيضًا المرة الأخيرة
التي كنت أرفع بها الأثقال
00:00:10
كنا نتحدث عن
كيف كل هذا ممكنًا
00:00:12
بسبب التنفس الخلوي،
وهي العملية التي تستخدمها الخلايا
00:00:15
لتحصل على الطاقة
وتخزنها من الطعام الذي نتناوله.
00:00:19
أتذكرون ذلك؟
00:00:20
كانت أوقاتًا جيدة.
00:00:21
أثناء حدوث ذلك، الكثير مما تعلمناه
00:00:22
مفيد جدًا لفهم جهاز الجسم
00:00:24
الذي نستخدمه لإطلاق النار
على أحد، أو نستخدمه في المشي
00:00:28
وعملية استخدام الشوكة والسكينة
والقفز والتسلق على الجدران
00:00:31
ولعب لعبة أساسينز كريد،
والتحرك أيضًا كما تعلمون.
00:00:34
أتحدث بالتأكيد عن العضلات.
00:00:36
ولن يكون باستطاعتكم تحريكها
00:00:38
دون مساعدة الجزيء ذاته الذي
تستخدمه الخلايا لأداء مهامها.
00:00:42
ثلاثي فسفات الأدينوزين.
00:00:44
قد تكون العضلات أجزاء
الجسم المتحركة الأكثر وضوحًا،
00:00:47
لكن حاله كحال بقية الأمور
المهمة التي تستحق أن نتعلم عنها.
00:00:50
هذا النظام أكثر صعوبة وأكثر إذهالًا
00:00:54
مما يظهر عليه أولًا.
00:00:56
هذا صحيح.
00:00:57
لماذا؟ بسبب الكيمياء.
00:01:01
00:01:03
عندما تفكرون بالعضلات،
00:01:11
عادة يذهب تفكيركم
مباشرة إلى هذه العضلات،
00:01:13
لكن هناك ثلاثة أنواع مختلفة من
العضلات في الجسم هناك عضلة القلب.
00:01:16
تختلف عضلة القلب
00:01:18
عن بقية أنواع العضلات بالجسم.
00:01:19
لدينا العضلات الملساء.
00:01:21
وهي مسؤولة عن تنفيذ
معظم العمليات اللاإرادية،
00:01:23
كدفع الطعام عبر الجهاز الهضمي،
00:01:26
ودفع الدم عبر الشرايين،
00:01:27
حيث هناك الأعضاء المهمة.
00:01:28
ثم لدينا العضلات
التي نعرفها معظمنا،
00:01:31
العضلات الهيكلية.
00:01:32
العضلة الألوية الكبرى.
00:01:34
العضلة الماضغة، وهي
مهمة لمضغ الفطائر الساخنة.
00:01:37
والعضلة القصيرة المبعدة
لإبهام اليد عند قاعدة الإبهام،
00:01:41
أي عضلات ألعاب الفيديو.
00:01:43
إنها مهمة للعبة Assassin's Creed.
00:01:45
إنها بضعة عضلات فقط
من أصل 640 عضلة نملكها.
00:01:48
هذه العضلات
كمعظم العضلات التي لدينا،
00:01:50
تجيد أمران فقط،
وهما التقلص لتصبح أقصر
00:01:54
والامتداد مجددًا لطولها العادي.
00:01:57
هذا كل ما تفعله
العضلات، تتقلص وتتمدد.
00:02:01
من المذهل إن هذه العضلات
تجعل رقص الباليه ممكنًا.
00:02:03
إن كنت سأقشر جلدي
وألقي نظرة على إحدى عضلاتي،
00:02:06
لا تقوموا بذلك من فضلكم، لكن إن فعلتم
00:02:08
ستلاحظون أنها
تصبح سميكة عند الوسط
00:02:10
عند ما يدعى بطن العضلة.
00:02:12
ثم تتناقص تدريجيًا
على الجهتين لتصبح وترًا.
00:02:14
تتكون الأوتار من بروتينات
ليفية، معظمها من الكولاجين،
00:02:17
والتي تصل العضلة بالعظم.
00:02:19
إليكم معلومة جانبية،
الأربطة شبيهة بالأوتار
00:02:22
لكنها تصل العظام بعظام أخرى.
00:02:24
تمتد مجموعات الأوتار
والأربطة هذه عبر مفصل أو أكثر.
00:02:27
بهذه الحالة، تمتد عبر الكوع
00:02:30
حتى تتحرك
عظمة بالتوافق مع الأخرى.
00:02:33
حركت ذراعي للتو
وأحرك فمي الآن،
00:02:35
وأحرك جسمي بأكمله الآن.
00:02:37
والسؤال هو، كيف أفعل ذلك؟
00:02:39
كيف أحرك كل هذه الأشياء
بهذه الطريقة السلسة المدهشة؟
00:02:43
كيف باستطاعتي فعل ذلك كله؟
00:02:46
لسوء الحظ، إنه أمر
معقد نوعًا ما لكنه جميل ومذهل،
00:02:48
لذا فهو يستحق ذلك بالنهاية.
00:02:51
يجب أن نفهم أولًا
تشريح العضلة الهيكلية،
00:02:54
التي تتضمن طبقات
كثيرة، طويلة ورفيعة من العروق.
00:02:57
اعتبروا أن أحد
عضلاتكم الهيكلية هي حبل.
00:02:59
إنها مصنوعة من
حبال أصغر مجموعة معًا.
00:03:02
وتتكون هذه
الحبال من حزم من الخيوط،
00:03:04
وتتكون هذه الخيوط
من شعيرات صغيرة جدًا.
00:03:07
هذا التكوين هو
ما يجعل اللحم خيطي.
00:03:09
لأنه بالنهاية، اللحم عبارة عن عضلة.
00:03:11
كان صدر الدجاج هذا
00:03:15
هو العضلة الصدرية للدجاجة.
00:03:17
تصل عظمة القصّ أو عظمة
الصدر مع عظم العضد بالجناح.
00:03:19
وأشعر أحيانًا أنه لدى الدجاج
00:03:22
صدر أكبر من صدري.
00:03:24
إنه جنون.
00:03:25
عندما نفتح هذه العضلة عن بعضها،
00:03:26
نلاحظ أنها تتكون
من طبقات من الخيوط الرفيعة.
00:03:28
إنها حزمات عضلية،
00:03:31
وتتكون كل حزمة من العديد من
العروق الصغيرة التي لا يمكننا رؤيتها،
00:03:35
تدعى ألياف عضلية
وهي خلايا العضلة الفعلية.
00:03:38
لأن خلايا العضلات
تؤدي دورًا متخصصًا كهذا،
00:03:41
فهي لا تشبه الخلايا الجسدية.
00:03:43
أولًا، تحتوي كل
منها على نوى متعددة.
00:03:46
وذلك لأنه تتكون كل خلية عضلية،
00:03:48
من مجموعة من الخلايا
التي تشبه الخلايا الجذعية
00:03:51
تدعى الخلايا الأصلية مدموجة معًا.
00:03:54
ببساطة، الخلايا العضلية عبارة عن
مجموعات من العروق البروتينية المعقدة.
00:03:57
وبما أن النوى
أساسية لعملية صنع البروتين،
00:04:01
تحتاج الخلايا العضلية للكثير من
النوى لتصنع كل البروتين الذي تحتاجه.
00:04:04
من الآن فصاعدًا
ستلاحظون أن الكثير من الأشياء
00:04:06
التي أتحدث عنها تبدأ بمايو أو ساركو
00:04:09
من الكلمات اليونانية التي
تعني العضلة أو اللحم على التوالي.
00:04:12
عندما ترون هذه
المصطلحات في علم الأحياء،
00:04:14
فاعلموا أن الموضوع
على الأرجح عن العضلات.
00:04:16
على سبيل المثال، العروق
البروتينية التي ذكرتها للتو،
00:04:17
والتي تكوّن خلية العضلة
تدعى لييفات عضلية.
00:04:20
وكل واحدة منها مقسمة حسب
الطول إلى أجزاء تدعى قسيمات عضلية.
00:04:24
هنا تحدث الأمور المهمة أيها الأصدقاء.
00:04:26
لأن القسيم العضلي سيقوم بعملية التقلص
00:04:28
والتمدد لخلق حركة العضلة.
00:04:31
تحتوي كل خلية عضلية
على عشرات الآلاف من القسيمات العضلية.
00:04:34
وتتمدد كلها معًا
لتساعدك على فعل الأشياء.
00:04:38
تحدث هذه التقلصات والتمددات
00:04:40
من خلال تفاعل مذهل ومعقد
بين نوعين مختلفين من عروق البروتين،
00:04:43
تدعى الخيوط العضلية.
00:04:44
أحد الخيوط العضلية هو
أكتين البروتين، وهي عروق رفيعة جدًا
00:04:48
موصولة مع أي طرف
من طرفي القسيمات العضلية.
00:04:51
والآخر هو ميوزين.
00:04:54
وهو أسمك ومزيّن بمقابض صغيرة
بحجم كرة الغولف تدعى رؤوس.
00:04:58
داخل القسيم العضلي، تظهر
هذه البروتينات على شكل طبقات،
00:05:00
مع عرق ميوزين سميك
00:05:02
يطوف بين عروق الأكتين الكثيرة.
00:05:04
كم هو عدد عروق الأكتين
التي تعتمد على العضلة
00:05:06
التي نتحدث عنها.
00:05:07
بهذه الحالة، هناك أربعة.
00:05:09
اثنان في الأعلى واثنان في الأسفل.
00:05:11
عندما تكون خلية العضلة متمددة،
00:05:13
لا تلامس أي من هذه العروق بعضها.
00:05:15
لكنها تريد ذلك بشدة!
00:05:17
إنها كطلاب المدرسة
المتوسطة بحفلة راقصة.
00:05:19
الميوزين بالتحديد يريد بشدة
00:05:22
أن يمد رؤوسه ويلامس الأكتين.
00:05:25
الرقصة الكيميائية
التي تسمح بحدوث ذلك
00:05:27
هي أحد أكثر الأمور
إثارة التي تحدث بالجسم،
00:05:29
ما عدا الجنس بالطبع.
00:05:30
وهذا يدعى فرضية
الخيط المنزلق لتقلص العضلة.
00:05:35
مما يذكرني بقصة مثيرة للاهتمام.
00:05:38
00:05:40
الأسبوع الماضي،
00:05:45
ذكرت أنه لم يكن لدينا مفهوم عابر
لهيكل الإنسان العظمي حتى عام 1500،
00:05:49
وذلك يبدو سخيفًا بالنسبة لي.
00:05:51
لكنه لا شيء مقارنة بالتالي.
00:05:54
لم نكتشف كيفية
عمل العضلات حتى عام 1954!
00:05:58
عام 1954، اكتشف
فريقين من الباحثين بشكل منفصل
00:06:02
أن فرضية الخيط المنزلق
هو كيفية تتقلص العضلات.
00:06:06
ولحسن الحظ، اثنان من الأربع علماء
00:06:09
الذين قاموا بهذا
الاكتشاف كان اسمهما هاكسلي.
00:06:11
ناقشنا سابقًا ثوماس هنري هاكسلي،
00:06:13
الأمهر في علم التشريح المقارن
والتابع لداروين.
00:06:16
أحفاده ماهرين بشيء أيضًا.
00:06:19
ألدوس هاكسلي مثلًا الذي كتب رواية
Brave New World
00:06:22
جوليان هاكسلي، كان أساسيًا بتطوير
00:06:25
نظرية التطور الحديثة
وأندرو فيلدينغ هاكسلي.
00:06:29
كان أندرو هاكسلي فيزيولوجيًا.
00:06:31
وبالتشارك مع رولف نيدرغيرك،
00:06:34
قاما بحل لغز تقلص العضلة.
00:06:36
حتى بدايات عام 1950،
كل ما كنا نعرفه أن اللييفات العضلية
00:06:39
مليئة بعروق البروتين.
00:06:41
بذلك الوقت، اعتقد
معظم الناس أن هذه العروق
00:06:43
تغير شكلها وأصبحت أقصر،
00:06:45
كما يقوم الزنبرك
بالارتداد بعد أن يمتد.
00:06:48
وبحلول عام 1950
تعلمنا كل شيء ممكنًا
00:06:50
عن الخلايا العضلية
باستخدام المجاهر التقليدية.
00:06:54
لذا قام هاكسلي ونيدرغيرك بتصميم وبناء
00:06:57
مجهر جديد.
00:06:59
مجهرًا تداخليًا جديدًا
00:07:01
يستخدم شعاعين منفصلين من الضوء.
00:07:03
وبذلك، اكتشفا أنه
خلال حدوث التقلص،
00:07:06
بعض عروق البروتين
بقيت أطوالها كما هي،
00:07:08
بينما تقلصت عروق أخرى حولها.
00:07:10
لكن بالوقت ذاته، جين هانسون،
العالم البريطاني بالفيزياء الحيوية
00:07:14
وهيو إيسمور هاكسلي
وهو عالم فيزياء حيوية أمريكي
00:07:18
لم تكن هناك علاقة
تربطه بالبريطاني المشهور هاكسلي،
00:07:20
استخدم أداة جديدة أخرى
وهي المجهر الإلكتروني.
00:07:23
باستخدام ذلك
اكتشفا أن الألياف العضلية
00:07:25
تتكون من خيوط سميكة ورقيقة.
00:07:28
الميوزين والأكتين.
00:07:29
وأن الخيوط كانت مرتبة بطريقة
00:07:31
تمكنها من الانزلاق عبر
بعضها البعض لتقصير القسيم العضلي.
00:07:34
لذا من خلال مقالتين منفصلتين
تم نشرهما بنفس اليوم وبنفس المجلة،
00:07:39
اقترح الفريقان أن التقلصات العضلية
00:07:42
سببها حركة بروتين فوق الآخر.
00:07:44
أعتقد أنها فكرة كان قد حان وقتها.
00:07:47
إلا أن الأمر ليس بهذه البساطة.
00:07:49
لنعرف كيفية عمل
فرضية الخيط المنزلق
00:07:51
أول شيء نفكر فيه،
00:07:52
إضافة للحاجة إلى
مجموعة من البروتينات،
00:07:54
تحتاج العضلة لتصنع الكثير
من ثلاثي فسفات الأدينوزين.
00:07:57
تذكرون أن ثلاثي فسفات
الأدينوزين يصنع الطاقة لكل شيء
00:08:00
يقوم به الجسم تقريبًا،
هذا ينطبق على حركة العضلات أيضًا.
00:08:03
شيء آخر لنتذكره أيضًا، هو أن
بإمكان بعض البروتينات تغيير حجمها
00:08:06
عندما تتلامس مع أيونات معينة.
00:08:08
تمامًا كما بمضخات الصوديوم
والبوتاسيوم على سبيل المثال.
00:08:11
هذه المضخات هي بروتينات
تأخذ أيونات الصوديوم خارج خلية،
00:08:15
ثم تغير شكلها
لتطلقها إلى داخل خلية.
00:08:18
ثم تصبح فجأة، وبنفس الوقت
قادرة على إدخال أيونات البوتاسيوم.
00:08:22
متغيرة الشكل هذه
هي التي تسمح للخلية
00:08:24
أن تقوم بالوظائف المعيشية اليومية.
00:08:25
في القسيم العضلي، تقوم
أيونات الكالسيوم بتغيير شكل
00:08:28
بعض البروتينات
حتى يتمكن الميوزين أخيرًا
00:08:31
بالمضي بطريقه
وتجميع كل عروق الأكتين حوله.
00:08:34
ثم تقوم بتقريب عروق
الأكتين هذه من بعضها،
00:08:37
مسببة بذلك تقلص القسيم العضلي.
00:08:38
لكن عندما تكون
الخلية العضلية متمددة،
00:08:40
هناك بضعة أمور
تمنع حدوث هذا التجمع.
00:08:43
الأمر الأول هو أن جزأي بروتين
تكونان ملتفتان حول الأكتين
00:08:46
تدعى تروبوميوزين وتروبونين،
00:08:48
يعملان معًا على
تشكيل نوع من العازل.
00:08:51
دعونا نكمل بتشبيه المدرسة المتوسطة.
00:08:53
يعتبران المراقبان اللذان
يحميان الأكتين من التجمع.
00:08:58
بهذه المرحلة، كل
رأس صغير على عرق الميوزين
00:08:59
يحتوي على بقايا جزيء
ثلاثي فسفات الأدينوزين ملتصق به،
00:09:02
أي ثنائي فسفات الأدينوزين وفسفات
00:09:04
وطاقة من ثلاثي فسفات الأدينوزين المتفكك
00:09:07
والمخزن أساسًا داخل الرأس.
00:09:09
لذا الميوزين مكبوت كثيرًا.
00:09:14
عندما تكون الخلية العضلية متمددة
00:09:15
فإنها تحضّر مخزونًا
من أيونات الكالسيوم
00:09:18
التي ستستخدمها
كمشغّل عندما يحين الوقت.
00:09:20
تتم هذه العملية
بشبكة إندوبلازمية ملساء متخصصة
00:09:23
تدعى الشبكة الهيولية العضلية.
00:09:26
إنها ملتفة حول كل قسيم عضلي،
00:09:28
وهي مزينة بمضخات الكالسيوم.
00:09:31
هذه المضخات تقوم بحرق
ثلاثي فسفات الأدينوزين باستمرار
00:09:33
لتشكل كالسيوم عالي التركيز
داخل الشبكة الهيولية العضلية.
00:09:36
وبالتأكيد عندما نقوم
بتشكيل تركيز عالي التدرج،
00:09:39
فإننا نعلم أنه سيتم استخدامه.
00:09:40
إذن الآن نصبح جاهزين لتقلص العضلة.
00:09:44
لكن كيف يبدأ ذلك؟
00:09:45
تحفيز من الخلايا العصبية.
00:09:48
تتفعل العضلات بالعصبونات الحركية.
00:09:49
وكل قسيم عضلي لديه
عصبون حركي قريب منه.
00:09:52
عندما تمر إشارة عبر
الخلية العصبية إلى التشابك العصبي
00:09:55
مع خلية عضلية، فإنها
تتفعل وتطلق الناقلات العصبية
00:09:58
التي تقوم بتفعيل سيّال عصبي آخر
00:10:01
داخل الخلية العضلية.
00:10:02
يستمر ذلك السيال العصبي
داخل غشاء الخلية العضلية،
00:10:05
ثم يمر عبره إلى
جانب طيات خاصة في الغشاء
00:10:07
تدعى نبيبات مستعرضة داخل الخلايا.
00:10:09
عندما تصل تلك الإشارة إلى
الشبكة الهيولية العضلية داخل الخلية،
00:10:14
تُفتح قنوات الشبكة الهيولية
العضلية وتسمح لأيونات الكالسيوم
00:10:17
بالانتشار عبر ذلك التركيز المتدرج.
00:10:19
تتحد أيونات الكالسيوم
مع أحد المراقبين إلى التروبونين،
00:10:22
وذلك يؤدي لدوران
التروبونين حول الأكتين
00:10:25
وإبعاد التروبوميوزين عن الطريق،
00:10:27
مما يؤدي إلى الكشف
عن مواقع الربط على الأكتين.
00:10:31
عندما يتشتت المراقبين
00:10:33
يعبث الميوزين،
00:10:35
فهو يصل إلى كل
الرؤوس الصغيرة الممتدة على طوله
00:10:38
للاتحاد مع الأكتين،
وذلك التلامس الذي طال انتظاره
00:10:41
يطلق أخيرًا الطاقة
00:10:44
التي نتجت عن تكسر
جزيء ثلاثي فسفات الأدينوزين.
00:10:47
اندفاع الطاقة ذلك يؤدي
إلى انحناء مفاجئ للرؤوس
00:10:49
نحو منتصف القسيم العضلي
حيث يضم عروق الأكتين معًا
00:10:52
مسببًا بذلك تقلص القسيم العضلي.
00:10:54
ملايين القسيمات العضلية في
مئات الآلاف من الخلايا العضلية،
00:10:58
هذا ما يسمح لي برفع
ذراعيّ على سبيل المثال.
00:11:01
ما كنا لنعتقد أن الأمر بهذا التعقيد.
00:11:03
والآن، من أجل أن يتوقف التقلص،
00:11:05
سيكون على جزيئي البروتين الافتراق.
00:11:07
لأن كل رأس ميوزين مرتاح بمكانه
00:11:10
وبقربه من الأكتين.
00:11:11
سنحتاج إلى جزيء آخر من ثلاثي
فسفات الأدينوزين ليلتصق بالرأس
00:11:15
الذي سيقوم بإبعاد واحد
من الفسفات لتحرير طاقته
00:11:17
ما إن يحدث تلامس بينهما.
00:11:19
تقوم تلك الطاقة بكسر
رابطة الميوزين مع الأكتين
00:11:22
وتنزل الرأس، وبذلك
تتركه وحيدًا ومحبطًا ثانية.
00:11:26
لذا فهو من الغريب أن الطاقة
من ثلاثي فسفات الأدينوزين
00:11:28
تستخدم في الحقيقة لتمديد العضلة.
00:11:29
لكن في الواقع
هذا ما يسبب الصمل الموتيّ.
00:11:32
عندما نموت، لا يعود هناك ثلاثي
فسفات الأدينوزين ليقوم بتمديد العضلة
00:11:36
وتنتشر كل أيونات الكالسيوم
خارج الشبكة الهيولية العضلية،
00:11:39
مما يؤدي إلى دخول العضلات
بحالة الراحة، وهي التقلص.
00:11:43
لكنك لست ميتًا بعد
لذا دعونا ننهي.
00:11:46
في حين يتم فصل الميوزين عن الأكتين،
00:11:48
تقوم الشبكة الهيولية العضلية
بالعمل الشاق بضخ أيونات الكالسيوم
00:11:51
إلى داخلها مجددًا
لتقوم بتخزينها للمرة القادمة.
00:11:53
هذا يعيد المراقبين.
00:11:55
يعود التروبونين
والتروبوميوزين إلى مكانهما
00:11:57
حول عروق الأكتين
وتعيد القسيم العضلي إلى مكانه
00:12:00
بانتظار الاندفاع القادم.
00:12:02
الكيمياء تجعل كل شيء ممكنًا.
00:12:04
ابتداءً بتحضير العضلات
حتى حركات الرقص الرائعة.
00:12:08
أشكركم على متابعة هذه الحلقة من
Crash Course Biology.
00:12:10
إن أردتم العودة
لمشاهدة بعض المقاطع،
00:12:12
لأنها كانت حلقة متشابكة اليوم،
إليكم جدول المحتويات.
00:12:16
أشكر جميع من ساهم بحلقة اليوم.
00:12:17
كانت حلقة اليوم صعبة.
00:12:18
لذا أشكر الكاتب الرئيسي
بليك دي باستينو.
00:12:20
وآمبر بالتأكيد على هذه
الرسومات الغرافيكية المذهلة.
00:12:23
إن كان لديكم أي سؤال
أتركوها من فضلكم في التعليقات،
00:12:25
أو تواصلوا معنا عبر فيسبوك أو تويتر.
00:12:27
سنحاول الرد عليكم.
00:12:30
تمامًا كالمساعدين الاستثنائيين
الغير تابعين لنا بأي شكل،
00:12:33
لكنهم أذكياء ومفيدين جدًا.
00:12:35
لذا الشكر منكم لهم.
00:12:35
سنراكم في الحلقة القادمة.
