Sarcomere

1266
Egbert Haynes
Sarcomere

Hva er sarcomere?

EN sarkomere eller sarcomere er den grunnleggende funksjonelle enheten til skjelettmuskulaturen, det vil si av skjelett- og hjertemuskulatur. Skjelettmuskulatur er den typen muskler som brukes i frivillig bevegelse, og hjertemuskulatur er muskelen som er en del av hjertet..

Å si at sarkomeren er den funksjonelle enheten, betyr at alle komponentene som er nødvendige for sammentrekning, er inneholdt i hver sarkomer. Faktisk består skjelettmuskulaturen av millioner av små sarkomerer som forkortes hver for seg med hver muskelsammentrekning..

Mikrografi av en sarkomer (øverst) og dens fremstilling (nederst)

Her ligger hovedformålet med sarkomeren. Sarkomerer er i stand til å sette i gang store bevegelser ved å trekke seg sammen. Den unike strukturen gjør at disse små enhetene kan koordinere muskelsammentrekninger.

Faktisk er de kontraktile egenskapene til muskler et definerende kjennetegn ved dyr, siden bevegelsen til dyr er bemerkelsesverdig jevn og kompleks. Bevegelse krever en endring i lengden på muskelen når muskelen bøyes, og krever en molekylær struktur som muliggjør forkortelse av muskelen..

Deler av sarkomeren (struktur)

Hvis skjelettmuskulaturen blir nøye undersøkt, observeres et stripete utseende som kalles striering. Disse "stripene" representerer et mønster av vekslende bånd, lyse og mørke, tilsvarende forskjellige proteinfilamenter. Det vil si at disse stripene består av sammenflettede proteinfibre som utgjør hver sarkomer..

Illustrasjon av en sarkomer, som beskriver de fine og tykke filamentene og mekanisk sammentrekningsmekanisme

Myofibriller

Muskelfibre består av hundrevis til tusenvis av kontraktile organeller kalt myofibriller; Disse myofibrillene er ordnet parallelt for å danne muskelvev. Imidlertid er myofibrillene i det vesentlige polymerer, det vil si gjentatte enheter av sarkomerer..

Myofibriller er lange, fibrøse strukturer og er laget av to typer proteinfilamenter som er stablet oppå hverandre..

Myosin og aktin

Myosin er en tykk fiber med et kulehode, og aktin er en tynnere filament som samhandler med myosin under muskelsammentrekningsprosessen..

En gitt myofibril inneholder omtrent 10 000 sarkomerer, som hver er omtrent 3 mikron i lengde. Selv om hver sarkomer er liten, spenner flere aggregerte sarkomerer lengden på muskelfiberen.

Myofilamenter

Hver sarkomer består av tykke og tynne bunter av proteinene nevnt ovenfor, som sammen kalles myofilamenter..

Ved å forstørre en del av myofilamentene, kan molekylene som komponerer dem identifiseres. De tykke filamentene er laget av myosin, mens de fine filamentene er laget av aktin.

Actin og myosin er kontraktile proteiner som forårsaker muskelforkortelse når de samhandler med hverandre. I tillegg inneholder de tynne filamentene andre proteiner med regulatorisk funksjon kalt troponin og tropomyosin, som regulerer samspillet mellom kontraktile proteiner..

Sarcomere-funksjoner

Hovedfunksjonen til sarkomeren er å la en muskelcelle trekke seg sammen. For å gjøre dette må sarkomeren forkortes som svar på en nerveimpuls..

De tykke og tynne filamentene forkorter ikke, men glir i stedet rundt hverandre, og får sarkomeren til å forkorte mens filamentene forblir i samme lengde. Denne prosessen er kjent som den glidende filamentmodellen for muskelsammentrekning..

Glidningen av glødetråden genererer muskelspenninger, som utvilsomt er det viktigste bidraget til sarkomeren. Denne handlingen gir musklene deres fysiske styrke..

En rask analogi til dette er måten en lang stige kan utvides eller brettes avhengig av våre behov, uten å forkorte metalldelene fysisk..

Myosin involvering

Heldigvis gir nyere forskning en god ide om hvordan denne gliden fungerer. Den glidende filamentteorien er modifisert for å inkludere hvordan myosin er i stand til å trekke på aktin for å forkorte lengden på sarkomeren..

I denne teorien ligger det kulehodet til myosin nær actin i et område kalt S1-regionen. Denne regionen er rik på hengslede segmenter som kan bøyes og dermed lette sammentrekning..

S1-bøyning kan være nøkkelen til å forstå hvordan myosin er i stand til å "gå" langs aktinfilamenter. Dette oppnås ved sykluser av myosin S1-fragmentbinding, sammentrekning og endelig frigjøring..

Forening av myosin og actiba

Når myosin og actin slår seg sammen, danner de utvidelser som kalles "kryssbroer". Disse korsbroene kan dannes og brytes i nærvær (eller fravær) av ATP, som er det energiske molekylet som muliggjør sammentrekning..

Når ATP binder seg til aktinfilamentet, beveger det det til en posisjon som avslører dets myosinbindende sted. Dette gjør at det kuleformede hodet til myosin kan binde seg til dette nettstedet for å danne tverrbroen..

Denne bindingen får fosfatgruppen i ATP til å dissosiere, og dermed begynner myosin sin funksjon. Myosinet går deretter inn i en lavere energitilstand der sarkomeren kan forkortes..

For å bryte tverrbroen og la myosin binde seg til actin igjen i neste syklus, er binding av et annet ATP-molekyl til myosin nødvendig. Det vil si at ATP-molekylet er nødvendig for både sammentrekning og avslapning..

Histologi

Elektronmikroskopmikrograf. Utseendet til komponentene i muskelfibersarkomeren er vist. Langsgående (bunn) og tverrsnitt (topp)

Histologiske deler av muskelen viser de anatomiske egenskapene til sarkomerer. De tykke filamentene, sammensatt av myosin, er synlige og blir representert som A-båndet til en sarkomer.

De tynne filamentene, som består av aktin, binder seg til et protein i Z-skiven (eller Z-linjen) kalt alfa-aktinin, og er tilstede i hele I-båndets lengde og en del av A-båndet.

Regionen der de tykke og tynne trådene overlapper har et tett utseende, da det er lite mellomrom mellom filamentene. Dette området der de tynne og tykke filamentene overlapper er veldig viktig for muskelsammentrekning, da det er stedet der filamentets bevegelse begynner..

De tynne trådene strekker seg ikke helt inn i A-båndene, og etterlater en sentral region i A-båndet som bare inneholder tykke filamenter. Denne sentrale regionen av bånd A virker litt lettere enn resten av bånd A, og kalles sone H.

Senteret av H-sonen har en vertikal linje kalt M-linjen, der tilbehørsproteiner holder de tykke filamentene sammen..

Hovedkomponentene i histologien til en sarkomer er oppsummert nedenfor:

Band A

Tykk glødesone, sammensatt av myosinproteiner.

Sone H

Sentral A-bånd sone, ingen overlappende aktin proteiner når muskler er avslappet.

Band I

Tynn glødesone, sammensatt av aktinproteiner (uten myosin).

Z-plater

De er grensene mellom tilstøtende sarkomerer, dannet av aktinbindende proteiner vinkelrett på sarkomerer..

Linje M

Sentral sone dannet av tilbehørsproteiner. De er plassert i midten av det tykke myosinfilamentet, vinkelrett på sarkomeren.

Som nevnt tidligere, oppstår sammentrekning når tykke filamenter glir langs tynne filamenter i rask rekkefølge for å forkorte myofibriller. Et viktig skille å huske er imidlertid at myofilamentene i seg selv ikke trekker seg sammen; det er glideaksjonen som gir dem makten til å forkorte eller forlenge.

Referanser

  1. Clarke, M. (2004). Glidfilamentet på 50. Natur, 429(6988), 145.
  2. Hale, T. (2004) Treningsfysiologi: En tematisk tilnærming (1. utg.). Wiley
  3. Rhoades, R. & Bell, D. (2013). Medisinsk fysiologi: Prinsipper for klinisk medisin (4. utg.). Lippincott Williams & Wilkins.
  4. Spudich, J. A. (2001). Den myosin svingende broen modellen. Naturanmeldelser Molekylær cellebiologi, to(5), 387-392.
  5. Thibodeau, P. (2013). Anatomi og fysiologi (8th). Mosby, Inc..
  6. Tortora, G. & Derrickson, B. (2012). Prinsipper for anatomi og fysiologi (13. utg.). John Wiley & Sons Inc..

Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.