Biomechanika przepływów WYKŁAD 14 : Elastyczna tkanka miękka;

WYKŁAD 14 : Elastyczna tkanka miękka; Jedne z najbardziej elastycznych materiałów powstałych w świecie ożywionym to: Aktyna (ang. actin) - białko wchodzące w skład kurczliwych filamentów aktynowych, stanowiących obok mikrotubul i filamentów pośrednich cytoszkielet komórki eukariotycznej. Nazwa nawiązuje do jej zdolności do stymulacji hydrolizy ATP. Aktyna występuje w dwóch postaciach: globularnej (G-aktyna o masie 42 kDa) i fibrylarnej (F-aktyna). Cząsteczka G-aktyny zawiera miejsca przyłączania miozyny. Znajduje się w mięśniach, leukocytach, czerwonych krwinkach. Elastyna - białko strukturalne o budowie fibrylarnej, należące do skleroprotein, które występuje w tkance łącznej. Jest m.in. głównym składnikiem ścięgien, więzadeł, tkanki płucnej oraz ścian większych naczyń krwionośnych. Ze względu na obecność elastyny, tkanki w nią obfitujące po rozciągnięciu lub ściśnięciu odzyskują swój pierwotny kształt i wielkość (np. skóra). Elastyna składa się z ok. 750 reszt aminokwasowych, z których (podobnie jak w kolagenie) znaczną zawartość stanowią prolina i glicyna, jednak w odróżnieniu od kolagenu jest mało hydroksyproliny, a nie ma w ogóle hydroksylizyny. Cząsteczki elastyny są wydzielane przez komórki (fibroblastów) do przestrzeni pozakomórkowej. Nieusieciowana (niedojrzała) forma elastyny to tropoelastyna. Następnie łańcuchy polipeptydowe elastyny łączą się ze sobą za pomocą wiązań pomiędzy resztami lizyny (katalizuje oksydaza lizylowa) w sąsiadujących cząsteczkach elastyny w elastyczną sieć. Cząsteczki elastyny mają charakter hydrofobowy.

WYKŁAD 14 : Elastyczna tkanka miękka; Kolagen - główne białko tkanki łącznej. Posiada ono bardzo wysoką odporność na rozciąganie i stanowi główny składnik ścięgien. Jest odpowiedzialny za elastyczność skóry. Ubytek kolagenu ze skóry powoduje powstawanie zmarszczek, w trakcie jej starzenia. Kolagen wypełnia także rogówkę oka, gdzie występuje w formie krystalicznej. Kolagen jest powszechnie stosowany w kosmetykach, zwłaszcza w kremach i maściach przeciw zmarszczkowych. Stosuje się go też jako wypełniacz w chirurgii kosmetycznej - np. do wypełniania ust. Kolagen stanowi powszechny składnik organizmów ssaków.

WYKŁAD 14 : Elastyczna tkanka miękka; Elastyna jest najbardziej „linowym” materiałem. ELASTYNA Wyniki testu obciążeniowego wyglądają następująco: Relacja naprężenie - odkształcenie próbki zawierały małe ilości kolagenu który został zdenaturowny przez ogrzewanie do 100 C. czysta elastyna po tygodniu w fromalinie

WYKŁAD 14 : Elastyczna tkanka miękka; Elastyna występuje w postaci cienkich wiązek w skórze i w obszarze pęcherzykowym drzewa oskrzelowego w tkance łącznej, wpływa to w znacznym stopniu na elastyczność płuc. Występuje w ściankach naczyń krwionośnych w szczególności w pobliżu serca. Elastyna pozostaje „elstyczna” nawet po umieszczeniu próbki w formalinie lub formaldehydzie. Jeżeli próbka zostanie poddana naprężeniu i umieszczona w roztworze , po usunięciu naprężenia nie powróci do pierwotnego stanu, powróci w (40 – 70 %) ale nadal pozostanie elastyczna. Próbka została rozciągnięta w 30% i zanurzona w 10% roztworze formaliny na 2 tygodnie próbka zachowała elastyczność ale wartość modułu Younga zmalała.

WYKŁAD 14 : Elastyczna tkanka miękka; Jeżeli zrobilibyśmy wykres zależności wydłużenia próbki przed zanurzeniem w formalinie w funkcji miary powrotu do stanu pierwotnego po uwolnieniu próbki otrzymalibyśmy zależność: Powoduje to że próbki tkanki na skutek kurczenia się włókien elastylowych zmieniają swój wygląd

WYKŁAD 14 : Elastyczna tkanka miękka; Próbka tkanki płucnej małpy. Usztywnionej za pomocą glutardehydu na etapie przygotowania próbki pozwolono skurczyć się tkance b) zapobiegnięto kurczeniu się tkanki

WYKŁAD 14 : Elastyczna tkanka miękka; Kolagen Kolagen jest podstawowym elementem tkanki miękkiej i twardej zwierząt. Dzięki niemu organizm jest mechanicznie zwarty. Kolagen występuje w wielu formach w różnych tkankach i organach. Żeby w pełni zrozumieć właściwości biomechaniczne kolagenu należy zapoznać się z jego budową strukturalną. Nie tylko budowa molekuł jest ważna ale ułożenie i wzajemne relacje molekuł w fibrylach oraz ułożenie fibryli we włóknach jak i włókien w tkance ma wpływ na mechaniczne właściwości układu.

WYKŁAD 14 : Elastyczna tkanka miękka; Kolagen to białko posiadające strukturę zwiniętej potrójnej helisy i funkcjonuje jako podstawa do budowy struktur usieciowanych. Układ aminokwasów przedstawia rysunek: Glicyna stanowi 1/3 węzłów. Pojedynczy łańcuch jest lewoskrętną helisą , trzy łańcuchy tworzą „warkocz”.

WYKŁAD 14 : Elastyczna tkanka miękka; Do tej pory zidentyfikowano 12 typów kolagenu:

WYKŁAD 14 : Elastyczna tkanka miękka; Łańcuchy α wchodzące w skład kolagenu zebrane są w tabeli:

WYKŁAD 14 : Elastyczna tkanka miękka; Wykazano olbrzymią zależność pomiędzy strukturą kolagenu a funkcja jaką spełnia Formy zagregowane tworzące włókna Forma będąca składnikiem błony komórkowej Forma będąca

WYKŁAD 14 : Elastyczna tkanka miękka; Włókna Kolagenu znajdują się w mięśniach Molekuły kolagenu tworzą fibryle. ścięgno skóra Średnica fibryli wacha się od 20 do 40 nm. Wiązki fibryli tworzą włókna które mają średnicę od 0.2 do 12 μ. Włókna również układają się w struktury :

WYKŁAD 14 : Elastyczna tkanka miękka; Budowa ścięgna:

WYKŁAD 14 : Elastyczna tkanka miękka; Zależności mechaniczne Zależność obciążenie – wydłużenie dla ścięgna królika obszar liniowy