Biyologlar - Biyolojiye Gerçekçi Yaklaşım

KAS DOKUSUNUN BİYOKİMYASI

---

Son derece önemli bir doku olan ve potansiyel enerjiyi, kinetik enerjiye (mekanik enerji)dönüştüren kas dokusu, biyokimyasal bir motor görevini gerçekleştirmektedir. Vücut dokuları arsında en yüksek oranda bulunan kas dokusu toplam vücut ağırlığının doğum sonrasında  %25, gençlerde %40 ve yetişkinlerde %30 kadarını oluşturmaktadır.    Bu kimyasal- mekanik dönüştürücünün, omurgalı kasında bulunan ATP ve kreatin fosfat gibi sürekli bir kimyasal enerji kaynağı bulunmaktadır. Mekanik aktivitenin hızını, süresini ve kas kasılmasının kuvvetini düzenleyen mekanizmalar bulunmaktadır. Biyolojik sistemlerde sinir sistemi düzenleyici rol oynamaktadır. Sürekli olarak kullanılan bu sistemin başlangıç durumuna getirebilmesi gerekmektedir.   Omurgalılarda, organizmaların spesifik gereksinimlerini karşılayan iskelet kası, kalp kası ve düz kas olmak üzere başlıca üç tür kas bulunmaktadır. İskelet kası, istemli sinir sistemi tarafından kontrol edilmektedir. Kalp kasının ve düz kasın kontrolü istemsiz olarak gerçekleşmektedir. Ayrıntıları daha iyi bilinen iskelet kasının kasılma mekanizmasının birçok kimyasal bileşeni, pompalama hareketi yapan düz kaslar gibi diğer kaslarda da bulunmaktadır. İskelet kasının biyokimyasal özelliklerinin incelenmesi, benzer mekanizmalarının kullanıldığı diğer kas türlerinin fonksiyonlarının belirlenmesine yardımcı olmaktadır. Kas türleri arsındaki önemli fark, kasılan bileşenlerin düzenlenmesinden kaynaklanmaktadır.

İskelet kasının organizasyonu Lifin fibrillerden (miyofibril) oluşması boyuna çizgilenmelerin, miyofibrilin kimyasal bileşiminin uzunluğu boyunca tekrarlanması ise enine çizgilenmelerin ortaya çıkmasına yol açmaktadır. 
A band
Bu bantta yer alan bileşiklerin ışığı absorplayıcı özelliklerinin tüm yönlerde değişik (anizotrop) olması sonucu açık renkli bir görünüm elde edilmektedir. Bu bandın orta kısmında H bölgesi, H bölgesinin ortasında ise M çizgisi bulunmaktadır. 
I band
İzotrop teriminin baş harfi ile adlandırılan bu bantta, ışık absorplayıcı özellikler her yönde aynıdır (izotrop) . I bandının ortasında bulunan Z çizgisi, dar bir koyu çizgi olarak görünmektedir. 
Sarkomer
İki komşu çizgi arasındaki miyofibril bölümü olarak tanımlanmaktadır. H bandında sadece ince flamentler bulunmaktadır. A bandı, kalın ve ince flamentler içermektedir. Z çizgisi ince flamentlerin bağlandığı yoğun bir amorf materyal taşımaktadır. M çizgisi kalın flamentlerin en geniş kısmını oluşturmaktadır. Her bir kalın flament, altı adet ince filament ile her bir ince filament ise üç adet kalın filament ile sarılmıştır.

Kas lifleri  Çapı 100µm kadar olan kas lifleri uzayabilmektedirler. Her bir kas lifini saran sarkolemma yapısında birleşmektedirler. Düzgün bir membran yapısında olmayan sarkolemmada bulunan delikler, kas lifine besin maddelerinin taşınmasında pinositoz sistemi oluşturmaktadırlar. Kas hücresinin sitoplazması olan sarkoplazmada  miyofibrillerin yanı sıra miyoglobin, miyoalbumin,miyojen, triaçilgliserol damlacıkları ve glikojen bulunmaktadır. Miyojen, aldolaz enziminin özelliklerini göstermektedir. Her bir çizgili kas lifinde çok sayıda çekirdek, mitokondri, Golgi cisimciği ve sarkoplazmik retikulum adı verilen özgülleşmiş bir endoplazmik retikulum bulunmaktadır. Kapalı bir tübüler membran sistemi olan sarkoplazmik retikulum, her bir miyofibrilin içindeki kasılabilen proteinler demetini sarmaktadır. Bir sarkomer boyunca uzanan ve Z çizgisinde kesintiye uğrayan sarkoplazmik retikulum sarkomerin her iki ucunda terminal sisternada sonlanmaktadır.

İskelet kasında kırmızı lifler ve beyaz lifler olmak üzere başlıca iki tür lif bulunmaktadır.Kırmızı liflerde çok miktarda sarkoplazma, çekirdek ve mitokondri, miyoglobin, sitokrom ile lipid damlacıkları yer almaktadır. Daha uzun süreli kasılı kalan kırmızı lifler, daha kolay tetaniye girmekte ve daha yavaş kasılmaktadırlar. Metabolik ve fizyolojik karakteristiklerine göre üç çeşit iskelet kası lifi bulunmaktadır. Hızlı kasılan beyaz (kas) liflerin solunum kapasiteleri düşük, glikojenolitik kapasiteleri ve ATPaz aktiviteleri yüksektir. Hızlı kasılan kırmızı (kas) lifleri yüksek solunum kapasitesi,  yüksek glikojenolitik kapasite ve miyozin ATPaz aktivitesi göstermektedirler. Yavaş kasılan kırmızı liflerin yüksek solunum kapasitesi, düşük glikojenolitik kapasitesi ve düşük miyozon  ATPaz aktivitesi bulunmaktadır.  Kas dokusunun moleküler bileşimi Tüm kas türlerinde proteinler arasında miyozin ve aktin önemli yer tutmaktadır.   Memeli iskelet kasının genel kas dokusu temel alındığında %72–80 su , %20–28 total katı madde bulunmaktadır. Katı maddeler arasında proteinlerin, total yaş dokunun %16,5 -20,9 kadarını,   oluşturduğu gözlenmektedir. Proteinler dışında kreatin ve kreatinin %0.27- 0.58, karnitin %0.19–0.30, glikojen ise %1–2 düzeyinde yer almaktadır. %1.5 oranında sodyum, potasyum kalsiyum, magnezyum, fosfor, kükürt ve klorür gibi inorganik maddeler bunmaktadır. Kasın yapısında bulunan proteinlerKasta miyofibrillerin yapısını, total lif proteinlerinin %60 kadarını kasılabilen proteinler meydana getirmektedir. Diğer proteinler arasında mitokondri, sarkoplazmik retikulum gibi organelerde bulunan, çözünür bölümde yer alan ve genel metabolik aktivite ile ilişkili olan çözünebilen enzimler ve proteinler yer almaktadır. Miyofibrillerin yapısında bulunan ve doğrudan kasılma aktivitesi ile ilişkili olan miyozin, aktin , tropomiyozin ve troponin gibi kas proteinleri  önem taşımaktadır. 1-Miyozin İskelet kasında en yüksek oranda bulunan miyozin, total iskelet kası proteininin %60–70 kadarını oluşturmaktadır. 15nm çapı bulunan kalın flamentlerin temel proteini olan miyozinin molekül ağırlığı 520kDa kadardır.

ATP hidrolizini katalizleyen bir enzim fonksiyonu göstermektedir. Miyozin globüler kısmının iki ucnda yer alanbirer adet hafif zincir, ATPaz aktivitesi kaybolmaksızın molekülden ayrılabilmektedir. İki hafif zincirden altta olan zincir, ATPaz aktivitesi ve miyozinin   aktin bağlama özelliği için gerekmektedir. Miyozin çubuğu içeren miyozinin yapısındaki globüler ucun ters tarafındaki uç kısımlarının bağlanma noktalarında M çizgisi bulunmaktadır.

a.       Miyozinin ağır zincirleri  Her bir zincirin alt bölümündeki karboksil grubu taşıyan uç, α-heliks yapısı göstermektedir. Yedi amino asit taşıyan bir dizinin tekrarlanması , α- heliks yapının oluşma koşullarını  yerine getirmektedir. Her üç dört amino asitten birisinin hidrofobik bir kalıntı olması ,  heliksin hidrofobik etkileşimlerle bağlanarak sarmal yapı oluşturmasına yol açmaktadır.

Ağır zincirin birincil yapısı üzerindeki ilk çalışmalarda tripsin veya kimotripsin ile her iki zincir menteşe bölgesinde parçalanarak hafif meromiyozin ve ağır meromiyozin elde edilmektedir. Düşük iyonik kuvvette hafif meromiyozin çözünmemekte, çift başlı ağır meromiyozin ise ATPaz aktivitesini göstermektedir. Molekülü boyun bölgesinde parçalayan papain miyozin çubuğu ile tek başlı S–1 parçasını serbest hale geçirmektedir.

b.       Miyozinin hafif zincirleri  Hafif meromiyozinin her bir baş bölgesi, düzenleyici veya fosforlanabilir hafif zincir adı verilen ve molekül ağırlığı 20kDa olan benzer bir hafif zincir (LC–2) içermektedir. Bir metal bağlama yüzeyi ile bir fosforillenme yüzeyi içeren lC–2, yapısına Ca+2 bağlanması ve hafif zincir protein kinazı tarafından fosforillenmesi kasılmanın başlamasını doğrudan etkilemektedir. İki başta bulunan ve molekül ağırlığı 25kDa olan diğer hafif zincir (LC–1), alkali ve esansiyel hafif zincir adını almaktadır. Esansiye hafif zincir, ATPaz aktivitesi kaybolmaksızın molekülden uzaklaştırılamamaktadır.

2.Aktin  İnce filamentin temel proteini olan aktin, total kas proteininin %20–25 kadarını oluşturmaktadır. Tek bir peptid zincirden oluşan ve moleküler ağırlığı 43kDa olan globüler şekli, g-aktin (globüler aktin) adını almaktadır. Aktinin bir diğer türü olan f-aktin (fibriler aktin), G-aktin monomerlerinin oluşturduğu çift heliks yapısı göstermektedir. Aktin troponin ve tropomiyozin ile birlikte ince flamentlerin yapısını meydana getirmektedir.

Çift heliks yapısında olan kasın ince flamenti, kovalent olmayan bağlar ile bağlanmıştır. nG-aktin • → F -aktin•ADP +Npi polimerizasyon tepkimesi ile G-aktin F- aktine çevrilmektedir. G-aktin, fizyolojik koşullarda ATP olmaksızın polimerize olabilmektedir.  ADP ile bağlı F-aktin daha dayanaklıdır.  Kasta G-aktinin tümü polimerize halde bulunmaktadır. Aktinin primer yapısı , iskelet kası ile düz kas arasında sadece 6 , iskelet kası ile kap kası arasında ise  sadece 4 amino asit yönünden farklılık göstermektedir. Kalp kası ile düz kasta yaygın olan aktin, bütün hücre tiplerinde yer almaktadır.

3.Tropomiyozin İnce flamentlerin yapısında bulunan ve moleküler ağırlığı  66kDa olan  çubuk şeklindeki  tropomiyozin , fibröz ve dimerik bir proteindir. Tropomiyozinin yapısını oluşturan NH2 ve COOH uçları zıt yönlü olarak birbiri içine sarılmış olan iki α-heliks zinciri, F-aktin zincirlerine kovalent olmayan bağlarla bağlanmışlardır. Aktinmiyozin etkileşiminin düzenlenmesinde troponin ile birlikte mekanizmada rol alır.   
Troponin ve diğer kalsiyum bağlayıcı proteinler
Diğer proteinlerle birlikte ince filament yapısında yer alan ve molekül ağırlığı 76kDa olan troponin, üç değişik alt birimden oluşmaktadır. Tropomiyozin bağlayan TN-T alt birimin molekül ağırlığı 37kDa kadardır. Molekül ağırlığı 24kDa olan TN-I , miyozinaktin etkileşimini inhibe eden alt birimdir. Tropomiyozin , troponin I ve troponin T yapılarının birbirine eklenmesi  miyozin –Mg+2 ATPaz enzimini inhibe etmektedir. Ca+2 konsantransyonundan bağımsız olan bu inhibisyon , Ca+2 buunduğu zaman (>10 -5 mol/L ) troponin C eklenmesi ile ortadan kalkmaktadır..  Troponin –tropomiyozin kompleksi, sinirsel uyarının bir sonucu olan Ca+2 sinyaline yanıt vererek, kasılma işeminin mekanik kısmını başlatmaktadır. Troponin C birincil yapısında yer aan bazı dizilimler, miyozin LC-2, kalmodülin ve kapainer adı verilen Ca+2 bağımlıproteinazlar ile benzerlik göstermektedir.

Düz kaslar troponin ve tropomiyozin içermezler. Büyük olasılıkla düz kastaki kalsiyum sinyalinin miyozin LC-2 yapısının fosforillenmesine neden olduğu ve buna bağlı olarak düz kas miyozinini , aktin ile etkileşime girebiecek bir yapıya çevirdiği düşünülmektedir. Düz kasta Ca+2 sinyaleri kalın- filament düzenleyici mekanizma ile işlemektedir.

α-Aktinin
Z çizgisi ile ilişkili protein olan ve aktin filamentlerini Z çizgisine bağlayan α-aktininin moekül ağırlığı 200kDa kadardır. 
Diğer proteinler
Molekül ağırlığı100kDa olan M proteini, M çizgisinde saptanmıştır.        Kasılma1.Kasılma mekanizması Kasılmanın başlaması için sinapstan , asetilkolin aracılığıyla postsinaptik asetilkolin reseptörlerine iletilen aksiyon potansiyelinin kasa ulaşması gerekmektedir.  Sarkoleme boyunca potansiyel transvers tubuluslara iletilmektedir. Depolarizasyon dalgası sodyumun hücre içine potasyumun hücre dışına çıkması ile yayılmaktadır. Sarkolemma ve Z çizgisi hizasından kasın iç kısmına doğru giren ve sarkoplazmik retikulum sisternaları ile ilişkili olan transvers tübüler Na+- K+ ATPaz enzimi yönünden zengindirler.Sinyalin ulaşması, sarkoplazmik retikulumsisternalarından kalsiyum salıverilmesine yol açmaktadır. İstirahat haindeki kasta 10-8 M olan sitozol(sitoplazma) kasiyum düzeyi hızla 10-5 M düzeyine ulaşmakta ve Tn-C(troponin –C)  yapısındaki tüm kalsiyum bağlayıcı yüzeylerine kalsiyum bağlanmaktadır.     2. Filament kayma teorisi Sarkomerlerin uzunluklarının küçülmesi ile iskelet kası kasılma işlemini gerçekleştirmektedir. Bu olay sırasında aktin filamentlerinin kayarak miyozin filamentlerinin arasına, H bölgesine doğru girdiği gösterilmiştir. Kalsiyum bağlandıktan sonra troponin C yapısında meydana gelen yapısal değişiklik, tropomiyozinin aktine göre yer değiştirmesine ve aktindeki miyozin bağlayıcı yüzeylerinin açığa çıkmasına yol açmaktadır. Böylece oluşan aktomiyozin kompleksi, ATPaz aktivitesini artırmakta ve ATP yapısından açığa çıkan enerji, kasın kasılması için kullanılmaktadır. Bu döngü sırasında, miyozinin aktine çapraz bağlı olduğu sırada kuvvet üretilmektedir. ATP hidrolizi ile açığa çıkan enerji, aktin ile miyozinin bağlanarak çözülmesine veya aktin miyozin arasında bağ oluşması ile yıkılmasına ve bu arada aktin filamentlerinin H bölgesine doğru kaymasına neden olmaktadır.

Sinir uyarımının durması, sarkolemma ve transvers tubulusun eski polarize durumuna geçmesi ile kas gevşemektedir. Bu sırada Na+ hücre dışına çıkmakta ve K+hücre içine girmekte, taşıma için gerekli enerji N+-K+ ATPaz tarafından sağlanmaktadır. Sarkoplazmik retikulumun Ca+2geçirgenliğinin azalmasına bağlı olarak Ca+2,sarkoplazmadan hızla sarkoplazmik retikuluma, ATP bağımlı Ca+2pompası ile geri çekilmekte ve troponin C eski haline dönmektedir.   3. Kasılmanın enerji kaynağı  ATP hidroliz edilerek kas kasılması için gerekli enerji sağlanmaktadır. İstirahat halindeki kasta bulunan ATP konsantrasyonu, saniyenin bir fraksiyonu içinde gerekli enerjiyi sağlayabilmektedir. Kasta, bir yüksek enerjili fosfat bileşiği olan fosfokreatin bulunmakta ATP oluşum hızı, kullanım hızından daha az ise fosfokretin birikimi ATP üretiminde kullanılmaktadır.

. 4.Kas kasılmasının metabolik yönler a.Kas kasılmasında gerekli enerji  Kas kasılması için enerji, miyozinin baş kısmında bulunan ATPaz aktivitesi ile ATP hidrolizi sonunda açığa çıkan enerjiden sağlanmaktadır. ATP hidrolizi için Ca+2 gerekmektedir. Kasılma sırasında ATP yeniden miyozinin baş kısmına bağlanmakta ve olay tekrarlanmaktadır. Yeni ATP kaynağı bulunmadığında kas kasılmış durumda kalmakta ve olaylar geriye dönememektedir. Bu duruma ölüm sonrası kas gerginliği (rigor motris)  adı verilmektedir. Memeli iskelet kasında, kas kasılmasını ancak yarım saniye kadar sürdürecek ATP bulunmaktadır. Yedek enerji deposunun yetersiz olduğu durumlarda hızı kas kasılması, kasın ATP kaynağını kısa sürede tüketebilmektedir. Omurgalılarda kas kasılması için yedek enerji deposu olarak fosfokreatin omurgasızlarda ise fosfoarginin kullanılmaktadır.

Fosfokreatin ve fosfoarginin yapısındaki guanidinofosfat grubunun fosforil transfer potansiyeli 10.3kcal/mol kadardır. ATP yapısındaki fosforil grubun transfer potansiyeli ise 7.3kcal/mol olarak saptanmıştır.

Kas kasılması sırasında fosfokreatinin hızla azalmasını takiben, ATP hidroliz edilerek uzaklaştırılmakta ve miyokinaz olarak adlandırılan adenilat kinaz enziminin aktivitesi devam etmektedir. Hücrenin adenilik asit enerji yükü giderek azalmakta ve sonuçta yakıt molekülleri glikoz, Krebs döngüsü ve solunum yoluyla daha fazla yıkılarak yeni ATP molekülleri sağlanmaktadır.  Kaslarda yakıt molekülü olarak kullanılan ve kandan veya kendi glikojen kaynağının yıkılımından sağlanan glukoz, hızlı kas kasılması dönemlerinde temel enerji kaynağıdır. Glikojen yıkımından elde edilen glukoz 6-fosfat glikolize dâhil edilir. Kas kasılması hızlı olduğunda, kısa sürede O2 kaynağı tükenmekte ve anaerobik glikoliz devam etmektedir. Kas kasılması sırasında oluşan laktik asit ve alanin, kaslardan karaciğere gönderilerek glukoneogenez yoluyla glukoza dönüştürülmektedir. Süreli egzersiz durumlarında kas dokusu, temel enerji kaynağı olarak yağ asitlerini kullanmaktadır.  Yemek sonrasında olduğu gibi kan glukoz düzeyinin yüksek olduğu durumlarda glukoz, kalp ve kas dokusu tarafından tüketilmektedir. Kan glukoz düzeyi arttığında serbest hale geçen insülin,  glukozun kas dokusuna girmesini sağlamaktadır. Glukoz düzeyinin azalmasına bağlı olarak yavaşlayan insülin salgılanması, daha az glukozun kas dokusuna girmesine yol açmaktadır.  Bu noktada yağ asitleri ve keton cisimleri, karaciğerden kas dokusuna taşınarak kas dokusunda yakıt olarak kullanılabilmektedir.  Kalp kasında asetoasetat  tiyoaçil transferaz enziminin katalizlediği ve süksinil –CoA molekülünün kullanıldığı tepkime ile asetoasetil –CoA oluşturmaktadır. Asetoasetil CoA, tiyolaz enzimi ile iki asetil –CoA molekülüne ayrılmaktadır. CoA molekülünden oluşan asetoasetatın yanı sıra diğer keton cismi olan 3-hidroksibütirat, kaslarda enerji kaynağı olarak kullanılmaktadır.

Değişik fizyolojik durumlarda iskelet kasının kullanıldığı metabolik yakıtlarYemekten sonra, iskelet kasının metabolik yakıt molekülü glukozdur. Kanda glukoz ve insüllin düzeyleri yüksek, serbest yağ asiti düzeyleri ise düşüktür. Glukozun %2 kadarından azı heksoz monofosfat yoluna, kalan kısmı ise glikolitik yola girmektedir. İstirahat halindeki kasta glikolitik yol Krebs döngüsünün kapasitelerinin %5–10 kadarı kullanılmaktadır. Kastan çok az laktat kana verilmektedir. Glikoliz ürünleri Krebs döngüsüne girerek tam olarak oksitlenmektedir. Fosfofruktokinaz, pirüvat kinaz , gliseraldehid -3-fosfat dehidrogenaz enzimlerinin aktive olduğu anoksik koşullarda,kas hücresine  glukoz alınımını  ve iskelet kasında laktat oluşumu artmaktadır. Bu üç enzimi inhibe eden ATP fsforeatin,  noksik kasta düşük düzeylerde bunmaktadır. Ortamda fazla miktarda glukoz bulunması kas kasılması sırasında glukoz ve O2 tüketiminin artmasına yol açmaktadır. Anokside kullanılan mekanizmalara benzer şekilde glikoiz uyarılmakta, Krebs döngüsünün aktivitesi ise izositrat dehidrogenazın aktivitesi artırılarak gerçekleştirilmiştir. Kas kasılması sırasında glikoliz yolu ile pirüvat oluşumu, sitrik asit döngüsünde tüketilen pirüvat miktarından fazla olmakta ve oluşan laktat,  kan dolaşımı yoluyla karaciğere taşımakta ve lipogenezde kullanılmaktadır(Cori döngüsü) Açlığın ilk dönemlerinde iskelet kasında, adipoz dokudan mobilize olan yağ asitleri metabolik yakıt olarak tüketilmektedir. İstirahat ve kasılma sırasında iskelet kasının enerji gereksiniminin %50–60 kadarının yağ asitleri tarafından karşılandığı düşünülmektedir. Yağ asitlerinin kullanılması, gukoz gibi insülin gerektirmemektedir. Açlığın daha ileri dönemlerinde, iskelet kası metabolik yakıt olarak karaciğer tarafından sentezlenen asetoasetat ve ß-hidroksibütirat gibi keton cisimlerini kullanmaktadır. Anoksi durumunda kas, yağ asitlerini veya keton cisimlerini enerji kaynağı olarak kullanamamaktadır. Karnitin palmitoil  transferaz enziminin eksikliğinde, yağ asitleri yıkılmak üzere iç mitokondria membranından geçemediği için kas hücrelerinde lipidler birikmektedir. Açlık sırasında , özellikle iskelet ve kalp kasında enerji elde etmek üzere lösin,izolösin,valin,dallı zincirli amino asitleri yıkılabilmektedir.Yağ asitleri ve adrenalin ,iskelet kası tarafından dallı zincirli aminoasitlerin yıkımını uyarmaktadır. Adrenalin dolaylı olarak lipolitik etki göstermektedir. Dallı zincirli amino asitlerin katabolizmalarında ilk tepkimede α-ketoglutarat ile transaminasyon sonucu glutamat oluşmakta ve daha sonra glutamatın  pirüvat ile transaminasyonu sonucu alanin elde edilmektedir.Açlık döneminde  kaslardan serbest hale geçen  alanin, karaciğer ve böbrekte glukoza çevrilmektedir. Toplam kitlesi, karaciğerin 25 katı kadar olan kaslarda birim ağırlık başına düşen glikojen miktarı, karaciğerde bulunan glikojeninkinin %10 kadarına eşdeğerdedir. Anokside ve tetanik kasılma sırasında kastaki glikojen kullanılmaktadır. Karaciğer glikojeninin aksine kas glikojeni açlıkta azalmamakta ve glukoz-6-fofataz enzimi kasta bulunmadığı için diğer dokulara verilmek üzere karaciğerde olduğu gibi glukoza yıkılmamaktadır. Kasta fosfarilaz sisiteminin adrenalin tarafından aktive edilmesi için yaklaşık 3 dakika gerekmektedir. Kasılmanın uyardığı fosforilaz aktivasyonu, aktif ve aktif olamyan foforilaz kinaz enzimine Ca+2 iyonlarının uyarıcı etkisi ile gerçekleştirilmektedir. Bu mekanizma, adrenalinin etkisinden çok daha hızlı şekilde etkili olmaktadır. Çeşitli fizyolojik koşullarda iskelet kasının metabolik yakıtları değişiklik göstermektedir.

Egzersizin iskelet kas metabolizmasına etkisi   Egzersiz ile çalıştırılmış kasta daha fazla mitokondri bulunmaktadır. Çalıştırılmış kaslarda daha yüksek düzeyde yağ asiti oksidasyonu ve keton cismi kullanımı gerçekleştirilmektedir. Enerji kaynağı olarak karbonhidrat dışı bileşiklerin çalıştırılmış kaslarda kullanılma kapasitesi daha fazla olduğu için vücut karbonhidratlarının tükenmesi, laktat birikimi, uzun kas kasılması sırasında yorulma ve tükenme gibi duygular daha geç ortaya çıkmaktadır. Kalp kasıÇizgili olduğu için kırmızı iskelet kasına benzeyen kalp kasının lifleri daha düzensiz ve dallı olduğu için dağınık bir görünüm göstermektedir. Dallanma göstermesine rağmen, düzensiz bir ağ görünümünde olmayan kalp kası lifleri, paralel oma eğilimi gösterdikleri tabakalı bir yapı oluşturmaktadır. Bileşimleri ve yapıları benzemeyen kalp ve kırmızı iskelet kası kasılabilen proteinlerinin benzer işlevleri bulunmaktadır. Kalp kası kasılmasının düzenlenmesiKalp kası kasılmasının gücü ve hızı adrenalin ile düzenlenmektedir. Adrenalin, cAMP oluşumunu uyararak protein kinaz aktivitesini artırmaktadır. Kalp kasılmasının kontrolünde görevli olan bazı kalp proteinleri, protein kinaz ile fosforillenmektedir. Bazı proteinleri fosforillendiren protein kinazın uyarılmasını sağlayan caMP molekülünün sentezi, adrenalin tarafından artırılmaktadır. Fosfolamban adlı protein, kalp sarkoplazmik retikulumda aktif Ca+2taşınmasını düzenlemektedir. Üç Na+iyonuna karşı bir kalsiyum iyonunun girişi gerçekleştirilmektedir. Kasılma sonrasında sarkoplazmik retikuluma geri alınan Ca+2 daha sonraki kasılmada tekrar salıverilmektedir.   Kalp Kasının metabolik yakıtları  Kalp kasının total oksidatif metabolizmasının %60–90 kadarını yağ asitlerinin oksidasyonu oluşturmaktadır. __Yemek sonrasında kanda serbest yağ asitleri düzeyi düşük olduğu için glukoz pirüvat ve laktat metabolik yakıt olarak kullanılmaktadır. Pirüvat ve laktat , serbest yağ asitleri ile izolösin , lösin ve valin gibi dallı zincirli  amino asitlerinin alınım ve oksidasyonlarını  önlemektedir. Yağ asitleri ve keton cisimleri, glukozun hücreye girişini ve fosfofruktokinaz enzimini engellemektedir.Lösin, izolösin ve valin gibi dallı zincirli amino asitlerin kullanımında α-ketoasit dehidrogenaz hız kısıtlayıcı rol oynamaktadır. Yağ asiti oksidasyonunu engelleyen pirüvat, α-ketoasit dehidrogenaz enzimini inhibe etmektedir. Açlıkta temel metaboik yakıt olarak adipoz dokudan mobilize edilen yağ asitleri kullanılmaktadır. Lipoprotein lipaz enzimi açlıkta uyarılarak plazma triaçilgliserollerin hidrolizi artırılmaktadır. Kalp kası sitoplâzmasına giren serbest yağ asitleri, bu proteine bağlanarak mitokondriye taşınmaktadır. Kısa süreli açlıkta dallı zincirli  amino asitler , uzun süreli açlıkta ise keton cisimler kullanılmaktadır.Anokside  yağ asitleri ve keton cisimleri kullanılmadığı için glukoz ve endojen glikojen tüketimi 10-20 kat artmaktadır.  __Alkol alınımı sonrasında kanda miktarı artan asetat, kalp için enerji kaynağı olarak kullanılmaktadır. Anokside glukoz kullanımının uyarılma mekanizması, iskelet kasına benzemektedir. Kalp glikojeninin yıkılımının uyarılmasında fosforilaz sisteminin adrenalin tarafından aktivasyonu, anokside oluşan yüksek düzeyde AMP ile fosforilaz fosfataz enziminin inhibisyonu ve AMP tarafından fosforilaz b enziminin aktivasyonu etkili olmaktadır.

---