अस्थि पेशियों में विभिन्न प्रकार के संकुचनशील प्रोटीन किस प्रकार व्यवस्थित रहते हैं, इसका चित्र बनाकर संकुचन की जैव-और्जिकी को स्पष्ट करें।

अस्थि पेशियों की संरचना

अस्थि पेशियाँ कई स्तरों पर संगठित होती हैं। सबसे पहले, मांसपेशी तंतु (muscle fiber) होते हैं, जो लंबी, बेलनाकार कोशिकाएँ होती हैं। प्रत्येक तंतु कई मायोफाइब्रिल्स (myofibrils) से बना होता है, जो संकुचनशील प्रोटीन से बने होते हैं। मायोफाइब्रिल्स को सार्कोमेरेस (sarcomeres) नामक कार्यात्मक इकाइयों में व्यवस्थित किया जाता है, जो संकुचन के लिए जिम्मेदार होती हैं।

सार्कोमेरे की संरचना: सार्कोमेरे एक्टिन (actin) और मायोसिन (myosin) फिलामेंट्स से बना होता है। एक्टिन फिलामेंट्स पतले होते हैं और मायोसिन फिलामेंट्स मोटे होते हैं। ये फिलामेंट्स एक-दूसरे के ऊपर स्लाइड करके संकुचन उत्पन्न करते हैं। सार्कोमेरे में Z-लाइनें, M-लाइन और H-जोन जैसे क्षेत्र भी होते हैं, जो फिलामेंट्स की व्यवस्था को बनाए रखने में मदद करते हैं।

संकुचन की जैव-रासायनिक प्रक्रिया

1. उत्तेजना का प्रसार (Impulse Propagation)

मोटर न्यूरॉन से आने वाली उत्तेजना न्यूरोमस्कुलर जंक्शन (neuromuscular junction) पर एसिटाइलकोलाइन (acetylcholine) नामक न्यूरोट्रांसमीटर जारी करती है। यह एसिटाइलकोलाइन मांसपेशी तंतु की झिल्ली पर रिसेप्टर्स से जुड़ती है, जिससे झिल्ली का विध्रुवण (depolarization) होता है और एक क्रिया विभव (action potential) उत्पन्न होता है।

2. कैल्शियम आयनों की भूमिका (Role of Calcium Ions)

क्रिया विभव सार्कोप्लाज्मिक रेटिकुलम (sarcoplasmic reticulum) से कैल्शियम आयनों (Ca²⁺) को मुक्त करता है। ये कैल्शियम आयन ट्रोपोनिन (troponin) नामक प्रोटीन से जुड़ते हैं, जिससे ट्रोपोनिन का आकार बदल जाता है।

3. एक्टिन और मायोसिन का बंधन (Binding of Actin and Myosin)

ट्रोपोनिन में परिवर्तन के कारण ट्रोपोमियोसिन (tropomyosin) एक्टिन फिलामेंट्स पर मायोसिन बंधन स्थलों को उजागर करता है। मायोसिन हेड एक्टिन फिलामेंट्स पर बंधन स्थलों से जुड़ते हैं, जिससे एक क्रॉस-ब्रिज (cross-bridge) बनता है।

4. स्लाइडिंग फिलामेंट सिद्धांत (Sliding Filament Theory)

मायोसिन हेड एक्टिन फिलामेंट को खींचते हैं, जिससे फिलामेंट्स एक-दूसरे के ऊपर स्लाइड करते हैं। यह प्रक्रिया एटीपी (ATP) के हाइड्रोलिसिस (hydrolysis) द्वारा संचालित होती है, जो मायोसिन हेड को ऊर्जा प्रदान करता है।

5. संकुचन का चक्र (Cycle of Contraction)

मायोसिन हेड एक्टिन फिलामेंट को खींचने के बाद, एटीपी एक नए मायोसिन हेड को बांधने की अनुमति देता है। यह चक्र तब तक जारी रहता है जब तक कि कैल्शियम आयन सार्कोप्लाज्मिक रेटिकुलम में वापस पंप नहीं हो जाते, जिससे एक्टिन और मायोसिन के बीच बंधन टूट जाता है और मांसपेशी शिथिल हो जाती है।

संकुचन के प्रकार

• आइसोटोनिक संकुचन (Isotonic Contraction): इस प्रकार के संकुचन में मांसपेशी की लंबाई बदलती है, लेकिन तनाव स्थिर रहता है। उदाहरण के लिए, वजन उठाना।
• आइसोमेट्रिक संकुचन (Isometric Contraction): इस प्रकार के संकुचन में मांसपेशी की लंबाई स्थिर रहती है, लेकिन तनाव बढ़ता है। उदाहरण के लिए, दीवार के खिलाफ धक्का देना।