Sarcomere: Struktur og deler, funksjoner og histologi

En sarkomer er den grunnleggende funksjonelle enheten av striated muskel, det vil si av skjelett og hjerte muskel. Skjelettmuskulatur er typen muskel som brukes i frivillig bevegelse og hjertemuskelen 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, finnes i hver sarkomer. Faktisk består den strikkede muskelen av millioner av små sarkomerer som forkortes, individuelt, med hver muskelkontraksjon.

Her ligger hovedformålet med sarkomeren. Sarkomerer er i stand til å initiere store bevegelser ved å samarbeide i fellesskap. Den unike strukturen gjør at disse små enhetene kan koordinere sammentrekningene i musklene.

Faktisk er kontraktile egenskaper av muskelen en definerende egenskap for dyr, siden bevegelsen av dyr er bemerkelsesverdig jevn og kompleks. Lokomotion krever en endring i lengden av muskelen når den bøyer, noe som krever en molekylær struktur som muliggjør muskelforkortelse.

Struktur og deler

Hvis skjelettmuskulaturvevet nøye undersøkes, observeres et stripet utseende kalt strikking. Disse "stripene" representerer et mønster av vekslende bånd, lyse og mørke, som tilsvarer forskjellige proteinfilamenter. Det vil si at disse stripene dannes av interlaced proteinfibrer som utgjør hver sarkomer.

myofibrils

Muskelfibre består av hundrevis til tusenvis av kontraktile organeller kalt myofibriller; Disse myofibriller arrangeres parallelt for å danne muskelvev. Myofibrene er imidlertid i seg selv polymerer, det vil si repeterende enheter av sarkomerer.

Myofibriller er fibrøse og lange strukturer, og er laget av to typer proteinfilamenter som stables en ovenpå den andre.

Myosin og actin

Myosin er en tykk fiber med et kulehodet, og actin er en tynnere filament som samhandler med myosin under prosessen med muskelkontraksjon.

En gitt myofibril inneholder ca. 10.000 sarkomerer, hver av dem er ca 3 mikrometer i lengde. Mens hver sarkomerer er liten, spenner flere aggregerte sarkomerer lengden på muskel fiberen.

myofilaments

Hver sarkomer består av tykke, tynne bjelker av proteiner nevnt ovenfor, som sammen kalles myofilamenter.

Ved å utvide en del av myofilamene, kan du identifisere molekylene som lager dem. De tykke filamenter er laget av myosin, mens de fine filamenter er laget av actin.

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

funksjoner

Sarkomererens hovedfunksjon er å tillate en muskelcelle til kontrakt. For dette må sarkomeren forkortes som respons på en nervøs impuls.

De tykke og tynne filamentene forkortes ikke, men glir rundt hverandre, noe som fører til at sarkomeren forkortes mens filamentene holder samme lengde. Denne prosessen er kjent som glidende filamentmodell av muskelkontraksjon.

Glidningen av glødetråden genererer muskelspenning, noe som utvilsomt er sarkomerens hovedbidrag. Denne handlingen gir musklene sin fysiske styrke.

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

Myosin involvering

Heldigvis gir ny forskning en god ide om hvordan denne glidningen fungerer. Teorien om glidende filament har blitt modifisert for å inkludere hvordan myosin er i stand til å trekke actin for å forkorte lengden på sarkomeren.

I denne teorien ligger det globulære hodet til myosin nær aktin i et område kalt S1-regionen. Denne regionen er rik på segmenter med hengsler som kan bøyes og dermed lette sammentrekning.

Fleksjonen av S1 kan være nøkkelen til å forstå hvordan myosin er i stand til å "gå" langs aktinfilamentene. Dette oppnås ved bindende sykluser av S1 myosinfragmentet, dens sammentrekning og dets endelige utgivelse.

Union of myosin og actiba

Når myosin og actin kommer sammen, danner de utvidelser kalt "crossed bridges". Disse kryssede broene kan formes og brytes med ATPs nærvær (eller fravær), som er energimolekylet som gjør sammentrekning mulig.

Når ATP binder til actinfilamentet, flyttes det til en posisjon som avslører dets myosinbindingssted. Dette tillater at myosins globulære hodet tilkobles til dette nettstedet for å danne kryssbroen.

Denne forbindelsen får fosfatgruppen av ATP til å dissociere, og dermed initierer myosinet sin funksjon. Deretter går myosinet i en tilstand av lavere energi hvor sarkomeren kan forkortes.

For å bryte kryssbroen og tillate igjen binding av myosin til actin i neste syklus, er det nødvendig å binde et annet molekyl ATP til myosin. Det vil si at ATP-molekylet er nødvendig for både sammentrekning og avslapping.

histologi

De histologiske delene av muskelen viser de anatomiske egenskapene til sarkomerer. Tykke filamenter, sammensatt av myosin, er synlige og er representert som A-bandet av en sarkomer.

Tynne filamenter, sammensatt av actin, binder til et protein på Z-disken (eller Z-linjen) kalt alfa-actinin, og er tilstede langs hele lengden av bandet I og en del av bånd A.

Området der de tykke og tynne filamentene overlapper, har et tett utseende, siden det er lite mellomrom mellom filamenterne. Dette området hvor de tynne og tykke filamentene overlapper seg er svært viktig for muskelkontraksjon, siden det er stedet hvor filamentets bevegelse begynner.

De tynne filamenter strekker seg ikke helt ut i band A, og etterlater et sentralt område av bånd A som bare inneholder tykke filamenter. Denne sentrale regionen av band A virker litt lettere enn resten av band A, og kalles sone H.

Senterets senter H har en vertikal linje kalt linje M, hvor tilbehørsproteiner holder sammen de tykke filamenter.

Hovedkomponentene i en sarkomers histologi er oppsummert nedenfor:

Band A

Tykk filament sone, sammensatt av myosin proteiner.

Sone H

Sentral sone av bånd A, uten aktinproteiner overlappet når muskelen er avslappet.

Band I

Sone av tynne filamenter, sammensatt av aktinproteiner (uten myosin).

Z-disker

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

Linje M

Sentral sone dannet av tilbehørsproteiner. De befinner seg i midten av myosinets tykke filament, vinkelrett på sarkomeren.

Som nevnt ovenfor skjer krymping når de tykke filamenter glir langs de fine filamenter i rask rekkefølge for å forkorte myofibrillene. Imidlertid er et viktig forskjell å huske at myofilamentene selv ikke er i kontrakt; Det er glidende handling som gir dem sin kraft til å forkorte eller forlenge.