गमन व संचलन — सर्पी तंतु सिद्धांत, कंकाल व संधियाँ

केंद्रबिंदु सर्पी तंतु सिद्धांत है — पेशी संकुचन की क्रियाविधि — और वह एक प्रतिसहज तथ्य समझने पर प्रतिफल देता है: जब पेशी छोटी होती है, तंतु स्वयं छोटे नहीं होते; वे एक-दूसरे के पार सरकते हैं। यह समझ लें और सार्कोमियर पट्टियों के परिवर्तन स्थान पर बैठ जाते हैं। इसके चारों ओर दो स्मरण खंड हैं: पेशी तंतु की संरचना (कैल्शियम, ट्रोपोनिन व ATP की भूमिकाओं सहित) व कंकाल तथा संधियाँ (206 अस्थियाँ अक्षीय व उपांगीय में समूहित, व संधि प्रकार)। परीक्षक का प्रिय जाल यह पूछना है कि संकुचन के दौरान कौन-सी पट्टियाँ लंबाई बदलती हैं — प्रश्न जिसका उत्तर आप केवल तभी दे सकते जब आपने सर्पी क्रियाविधि समझी हो, रटी नहीं।

कंकाल पेशी की संरचना

  • तीन पेशी प्रकार हैं: कंकाल (रेखित, ऐच्छिक, बहुकेंद्रकी — शरीर चलाती), चिकनी (अरेखित, अनैच्छिक — आंत्र, रुधिर वाहिकाएँ) व हृद् (रेखित परंतु अनैच्छिक — केवल हृदय में)।
  • पेशी तंतु पेशी तंतुक से भरा होता है, प्रत्येक पुनरावृत्त सार्कोमियर में विभाजित — संकुचन की क्रियात्मक इकाई, दो Z रेखाओं के बीच का क्षेत्र। भीतर दो तंतु अतिव्यापी होते हैं: मोटा मायोसिन व पतला एक्टिन।
  • पट्टीकरण: A पट्टी (गहरी) मोटे मायोसिन तंतु की लंबाई है; I पट्टी (हल्की) केवल पतला एक्टिन रखती व Z रेखा से द्विभाजित; H क्षेत्र A पट्टी का मध्य है, जहाँ एक्टिन नहीं पहुँचता।
  • पतला तंतु नियामक प्रोटीन ट्रोपोनिन व ट्रोपोमायोसिन धारण करता, जो विश्रांत पेशी में एक्टिन पर मायोसिन-बंधन स्थल ढकते हैं। उन्हें अनावृत करना वह स्विच है जो संकुचन आरंभ करता है।

सर्पी तंतु सिद्धांत

🎯 तंतु सरकते हैं; वे सिकुड़ते नहीं
संकुचन तब आरंभ होता जब तंत्रिका आवेग पेशी तक पहुँचता व पेशीद्रव्यी जालिका से कैल्शियम आयनों का मोचन प्रेरित करता है। कैल्शियम ट्रोपोनिन से बँधता, जो ट्रोपोमायोसिन को हटाता व एक्टिन पर बंधन स्थल अनावृत करता है। अब मायोसिन शीर्ष — ATP से ऊर्जित — एक्टिन से जुड़ते, अनुप्रस्थ-सेतु बनाते, व घूमते, पतले तंतुओं को सार्कोमियर के केंद्र की ओर खींचते हैं। शीर्ष फिर नया ATP बाँधता, अलग होता, पुनः तैयार होता व दोहराता, एक्टिन को चरण-दर-चरण भीतर चलाता। महत्वपूर्ण बिंदु यह कि क्या लंबाई बदलता व क्या नहीं। एक्टिन व मायोसिन तंतु पूरे समय अपनी लंबाई रखते — कुछ नहीं सिकुड़ता — परंतु क्योंकि पतले तंतु मोटों के ऊपर गहरे खींचे जाते, सार्कोमियर छोटा होता, I पट्टी सँकरी होती, व H क्षेत्र सँकरा होता या लुप्त होता, जबकि A पट्टी ठीक उतनी ही चौड़ी रहती (वह मायोसिन से तय है, जो हिल नहीं रहा)। "संकुचन के दौरान कौन-सी पट्टी अपरिवर्तित" पूछने वाला प्रश्न ठीक यही जाँचता: A पट्टी। आवेग रुकने पर, कैल्शियम वापस पंप होता, स्थल पुनः ढके जाते, व पेशी शिथिल होती है।
⚠️ कोई ATP का अर्थ ढीली पेशी नहीं — अर्थ अटकी पेशी
यह सोचना आकर्षक है कि ATP केवल पेशी संकुचित कराने हेतु चाहिए, अतः उसके बिना पेशी बस ढीली हो जाती है। सत्य के अधिक निकट विपरीत है। ATP मायोसिन शीर्ष को आघात के पश्चात् एक्टिन से अलग होने हेतु चाहिए; नए ATP बिना अनुप्रस्थ-सेतु मुक्त नहीं हो सकते, व पेशी बंधी रहती है — यही मृत्यु-कठोरता का जैवरासायनिक आधार है, ATP उत्पादन रुकने पर मृत्यु के पश्चात् अकड़न। ATP उस कैल्शियम पंप को भी ऊर्जा देता जो संकुचन समाप्त करता, अतः शिथिलन स्वयं ऊर्जा-अपेक्षी, सक्रिय प्रक्रिया है, निष्क्रिय पतन नहीं। परीक्षा-योग्य निष्कर्ष दो हैं: कैल्शियम बंधन स्थल अनावृत कर संकुचन आरंभ करता, व ATP शक्ति-आघात को ऊर्जा देने व शीर्ष को अलग करने दोनों में अगले चक्र हेतु व्यय होता है।

कंकाल व संधियाँ

  • वयस्क मानव कंकाल में 206 अस्थियाँ हैं, दो विभागों में। अक्षीय कंकाल (80) — कपाल, कशेरुक दंड, पर्शुकाएँ व उरोस्थि — केंद्रीय अक्ष बनाता। उपांगीय कंकाल (126) — पाद अस्थियाँ तथा अंस व श्रोणि मेखलाएँ — उससे लटकता।
  • कशेरुक दंड में 26 कशेरुक (ग्रीवा 7, वक्षीय 12, कटि 5, तथा संगलित त्रिकास्थि व अनुत्रिक); पंजर में 12 जोड़ी पर्शुकाएँ, पहली सात "सत्य", अगली तीन "असत्य", अंतिम दो "प्लावी"।
  • संधियाँ गतिशीलता से वर्गीकृत: तंतुमय (अचल, जैसे कपाल सीवन), उपास्थिमय (अल्प चल, जैसे कशेरुकों के बीच) व साइनोवियल (स्वतंत्र चल — कंधे/नितंब पर कंदुक-खल्लिका, घुटने/कोहनी पर कब्ज़ा, एटलस–अक्ष पर धुराग्र)।
ℹ️ नाम लेने योग्य सामान्य पेशी व अस्थि विकार
विकारों की एक छोटी सूची विश्वसनीय रूप से आती है। मायस्थेनिया ग्रेविस तंत्रिका-पेशी संधि पर आक्रमण करता स्वप्रतिरक्षी रोग है, जो कंकाल पेशियों की थकान व दुर्बलता कराता। पेशीय दुष्पोषण पेशी का प्रगामी अपह्रास है, अधिकांशतः आनुवंशिक। अपतानिका रुधिर कैल्शियम गिरने से होने वाले तीव्र, पीड़ादायक पेशी आक्षेप हैं — संकुचन में कैल्शियम की भूमिका से सुंदर रूप से जुड़ते। संधिशोथ संधि प्रदाह है; अस्थिसुषिरता आयु के साथ अस्थि द्रव्यमान की हानि है, रजोनिवृत्ति के पश्चात् गिरते एस्ट्रोजन से जुड़ी, भंग जोखिम बढ़ाती; व गठिया यूरिक अम्ल क्रिस्टलों के संचय से संधियों का प्रदाह है। ध्यान दें इनमें दो — अपतानिका व गठिया — इस अध्याय को पूर्ववर्ती अध्यायों से जोड़ते (कैल्शियम नियमन व यूरिक अम्ल उत्सर्जन), ठीक वैसी अंतर-कड़ी जिसे NEET जाँचना पसंद करता।

मुख्य बिंदु

  • तीन पेशी प्रकार: कंकाल (रेखित, ऐच्छिक), चिकनी (अरेखित, अनैच्छिक), हृद् (रेखित, अनैच्छिक)।
  • सार्कोमियर (दो Z रेखाओं के बीच) संकुचनशील इकाई है; मोटा तंतु = मायोसिन, पतला तंतु = एक्टिन।
  • संकुचन में तंतु सरकते हैं, सिकुड़ते नहीं: सार्कोमियर, I पट्टी व H क्षेत्र सँकरे; A पट्टी अपरिवर्तित रहती।
  • कैल्शियम एक्टिन बंधन स्थल अनावृत करता (ट्रोपोनिन/ट्रोपोमायोसिन द्वारा) संकुचन आरंभ करने हेतु।
  • ATP शक्ति-आघात को ऊर्जा देता व मायोसिन शीर्ष अलग करता; कोई ATP नहीं → अनुप्रस्थ-सेतु बँधते → मृत्यु-कठोरता।
  • कंकाल: 206 अस्थियाँ = अक्षीय (80: कपाल, कशेरुक दंड, पर्शुकाएँ, उरोस्थि) + उपांगीय (126: पाद, मेखलाएँ)।
  • संधियाँ: तंतुमय (अचल), उपास्थिमय (अल्प चल), साइनोवियल (स्वतंत्र चल — कंदुक-खल्लिका, कब्ज़ा, धुराग्र)।
  • विकार: अपतानिका (निम्न रुधिर Ca²⁺), गठिया (यूरिक अम्ल क्रिस्टल), अस्थिसुषिरता (निम्न अस्थि द्रव्यमान), मायस्थेनिया ग्रेविस (स्वप्रतिरक्षी NMJ)।

अभ्यास प्रश्न (8)

उत्तर खोलने से पहले प्रत्येक प्रश्न हल करें। हर व्याख्या सही विकल्प के साथ लुभावना गलत विकल्प भी बताती है, क्योंकि अंक वहीं जाते हैं।

  1. पेशी संकुचन के दौरान निम्नलिखित में कौन लंबाई में अपरिवर्तित रहता है?

    1. A पट्टी
    2. I पट्टी
    3. H क्षेत्र
    4. सार्कोमियर
    उत्तर देखें

    उत्तर: A — A पट्टी

    A पट्टी मायोसिन तंतु की लंबाई के बराबर है, जो हिलता नहीं, अतः वह पूरे संकुचन में उतनी ही चौड़ी रहती है। I पट्टी व H क्षेत्र सँकरे होते व पूरा सार्कोमियर छोटा होता क्योंकि पतले तंतु भीतर सरकते, अतः वे तीन सभी बदलते हैं।
  2. एक्टिन पर मायोसिन-बंधन स्थल अनावृत करने वाला तात्कालिक उद्दीपक है:

    1. ट्रोपोनिन से कैल्शियम आयनों का बँधना
    2. एक्टिन द्वारा ATP का जलअपघटन
    3. पेशीद्रव्य से कैल्शियम का ह्रास
    4. मायोसिन से ट्रोपोमायोसिन का बँधना
    उत्तर देखें

    उत्तर: A — ट्रोपोनिन से कैल्शियम आयनों का बँधना

    तंत्रिका आवेग के पश्चात् मुक्त कैल्शियम ट्रोपोनिन से बँधता, जो ट्रोपोमायोसिन को बंधन स्थलों से हटाता ताकि मायोसिन जुड़ सके। कैल्शियम में गिरावट संकुचन आरंभ करने के स्थान पर समाप्त करती, व ATP मायोसिन द्वारा जलअपघटित होता, एक्टिन द्वारा नहीं, अतः अन्य विकल्प भूमिकाएँ गलत सौंपते हैं।
  3. मृत्यु-कठोरता, मृत्यु के पश्चात् पेशियों की अकड़न, इसलिए होती है क्योंकि:

    1. ATP बिना मायोसिन शीर्ष एक्टिन से अलग नहीं हो सकते
    2. मृत्यु के पश्चात् कैल्शियम सतत मुक्त होता रहता है
    3. पेशी तंतु जल से फूल जाते हैं
    4. A पट्टी स्थायी रूप से लंबी हो जाती है
    उत्तर देखें

    उत्तर: A — ATP बिना मायोसिन शीर्ष एक्टिन से अलग नहीं हो सकते

    अनुप्रस्थ-सेतु मुक्त करने हेतु ATP चाहिए; मृत्यु के पश्चात् ATP उत्पादन रुकने पर मायोसिन शीर्ष एक्टिन से बँधे रहते व पेशी अकड़ जाती है। प्रभाव ATP की कमी से आता, सतत कैल्शियम मोचन या जल सूजन से नहीं, इसीलिए पहला विकल्प सही है।
  4. वयस्क मानव कंकाल में 206 अस्थियाँ हैं। अक्षीय कंकाल योगदान करता है:

    1. 80 अस्थियाँ
    2. 126 अस्थियाँ
    3. 100 अस्थियाँ
    4. 206 अस्थियाँ
    उत्तर देखें

    उत्तर: A — 80 अस्थियाँ

    अक्षीय कंकाल — कपाल, कशेरुक दंड, पर्शुकाएँ व उरोस्थि — में 80 अस्थियाँ हैं, व उपांगीय कंकाल (पाद व मेखलाएँ) में शेष 126, मिलकर 206। 126 आँकड़ा उपांगीय विभाग का है, यहाँ स्पष्ट भ्रामक रूप में दिया गया।
  5. कंदुक-खल्लिका संधि, जो अनेक दिशाओं में गति देती है, कहाँ पाई जाती है?

    1. कंधे पर
    2. घुटने पर
    3. कोहनी पर
    4. कपाल सीवनों पर
    उत्तर देखें

    उत्तर: A — कंधे पर

    कंधा (व नितंब) कंदुक-खल्लिका संधि है जो अनेक तलों में गति देती है। घुटना व कोहनी कब्ज़ा संधियाँ हैं जो मूलतः एक तल में गति देतीं, व कपाल सीवनें तंतुमय, अचल संधियाँ हैं, अतः इनमें कोई बहुदिशीय गति नहीं देता।
  6. अपतानिका, जो तीव्र पीड़ादायक पेशी आक्षेपों से चिह्नित है, रुधिर में किसकी गिरावट से होती है?

    1. कैल्शियम
    2. सोडियम
    3. ग्लूकोज़
    4. पोटैशियम
    उत्तर देखें

    उत्तर: A — कैल्शियम

    निम्न रुधिर कैल्शियम उस कैल्शियम संकेतन को बाधित करता जो संकुचन नियंत्रित करता, अपतानिका के सतत आक्षेप उत्पन्न करता — सर्पी तंतु क्रियाविधि में कैल्शियम की उद्दीपक भूमिका की प्रत्यक्ष प्रतिध्वनि। सोडियम, ग्लूकोज़ व पोटैशियम असंतुलन अन्य समस्याएँ कराते, चिरसम्मत अपतानिका नहीं।
  7. कौन-सी पेशी प्रकार रेखित है परंतु अनैच्छिक नियंत्रण में?

    1. हृद् पेशी
    2. कंकाल पेशी
    3. चिकनी पेशी
    4. तीनों समान रूप से
    उत्तर देखें

    उत्तर: A — हृद् पेशी

    हृद् पेशी कंकाल पेशी की भाँति रेखित है परंतु अनैच्छिक रूप से कार्य करती, सचेत नियंत्रण बिना धड़कती। कंकाल पेशी रेखित परंतु ऐच्छिक, व चिकनी पेशी अनैच्छिक परंतु अरेखित, अतः हृद् विशिष्ट रूप से रेखन को अनैच्छिक क्रिया से जोड़ती है।
  8. अस्थिसुषिरता, अस्थि द्रव्यमान में कमी जो भंग जोखिम बढ़ाती, वृद्ध महिलाओं में सामान्यतः किसकी गिरावट से जुड़ी है?

    1. रजोनिवृत्ति के पश्चात् एस्ट्रोजन स्तर
    2. रुधिर ग्लूकोज़
    3. मेलानिन
    4. हीमोग्लोबिन
    उत्तर देखें

    उत्तर: A — रजोनिवृत्ति के पश्चात् एस्ट्रोजन स्तर

    रजोनिवृत्ति के पश्चात् गिरता एस्ट्रोजन अस्थि अनुरक्षण घटाता, अस्थि द्रव्यमान कम करता व भंग जोखिम बढ़ाता — अस्थिसुषिरता का चिरसम्मत विवरण। रुधिर ग्लूकोज़, मेलानिन व हीमोग्लोबिन काफी भिन्न तंत्रों से संबंधित व यहाँ मान्य कारण नहीं।