Sarcomere: Struktur och delar, funktioner och histologi

En sarkomerer är den grundläggande funktionella enheten av strimmig muskel, det vill säga av skelett- och hjärtmuskeln. Skelettmuskeln är den typ av muskel som används vid frivillig rörelse och hjärtmuskeln är muskeln som ingår i hjärtat.

Att säga att sarkomeren är den funktionella enheten innebär att alla komponenter som behövs för sammandragning ingår i varje sarkomerer. Faktum är att den strimmiga muskeln består av miljontals små sarkomerer som förkortas individuellt med varje muskelkontraktion.

Här ligger huvudsyftet med sarkomeren. Sarkomererna kan initiera stora rörelser genom att samverka ihop. Dess unika struktur gör det möjligt för dessa små enheter att samordna muskels sammandragningar.

Faktum är att kontraktile egenskaper hos muskeln är en avgörande egenskap hos djur, eftersom djurens rörelse är anmärkningsvärt jämn och komplex. Lokomotion kräver en förändring i muskelns längd när den böjer, vilket kräver en molekylär struktur som möjliggör muskelförkortning.

Struktur och delar

Om skelettmuskelvävnaden är noggrann undersökt, observeras ett randigt utseende som kallas stridering. Dessa "ränder" representerar ett mönster av växlande band, lätta och mörka, som motsvarar olika proteinfibrer. Det vill säga dessa band bildas av interlaced proteinfibrer som utgör varje sarkomerer.

myofibrils

Muskelfibrer består av hundratals till tusentals kontraktile organeller som kallas myofibriller; Dessa myofibriller är anordnade parallellt för att bilda muskelvävnad. Myofibrillerna är emellertid i huvudsak polymerer, det vill säga repetitiva enheter av sarkomerer.

Myofibriller är fibrösa och långa strukturer, och är gjorda av två typer av proteinfilament som staplas en ovanpå varandra.

Myosin och aktin

Myosin är en tjock fiber med ett globärt huvud och aktin är en tunnare tråd som samverkar med myosin under processen med muskelkontraktion.

En given myofibril innehåller cirka 10 000 sarkomerer, var och en är ungefär 3 mikrometer långa. Medan varje sarkomerer är liten, spänner flera aggregerade sarkomerer längs muskelfiberns längd.

myofilament

Varje sarkomerer består av tjocka, tunna strålar av proteinerna som nämns ovan, vilka tillsammans kallas myofilament.

Genom att expandera en del av myofilamenten kan du identifiera molekylerna som gör dem lättare. De tjocka filamenten är gjorda av myosin, medan de fina filamenten är gjorda av aktin.

Actin och myosin är de kontraktile proteiner som orsakar muskelförkortning när de interagerar med varandra. Dessutom innehåller tunna filament andra proteiner med regulatorisk funktion som kallas troponin och tropomyosin, som reglerar interaktionen mellan kontraktilproteiner.

funktioner

Sarkomererens huvudsakliga funktion är att tillåta att en muskelcell kontraheras. För detta måste sarkomeren förkortas som svar på en nervös impuls.

De tjocka och tunna filamenten förkortas inte, men glider runt varandra, vilket gör att sarkomeren förkortas medan filamenten bibehåller samma längd. Denna process är känd som glidfilamentmodellen av muskelkontraktion.

Glidningen av glödlampan ger muskelspänning, vilket utan tvekan är sarkomererens främsta bidrag. Denna åtgärd ger musklerna sin fysiska styrka.

En snabb analogi med detta är hur en lång stege kan utökas eller vikas beroende på våra behov, utan att fysikaliska förkorta metalldelarna.

Myosin involvering

Lyckligtvis ger ny forskning en bra uppfattning om hur denna glidning fungerar. Teorin om glidfilamentet har modifierats för att inkludera hur myosin kan dra aktin för att förkorta längden på sarkomeren.

I denna teori ligger det globala huvudet av myosin nära aktin i ett område som kallas S1-regionen. Denna region är rik på segment med gångjärn som kan böjas och därmed underlätta sammandragning.

Böjningen av S1 kan vara nyckeln till att förstå hur myosin kan "gå" längs aktinfilamenten. Detta uppnås genom bindningscykler av S1-myosinfragmentet, dess sammandragning och dess slutliga frisättning.

Unionen av myosin och actiba

När myosin och actin kommer ihop bildar de tillägg som kallas "korsade broar". Dessa korsade broar kan bildas och brytas med ATP: s närvaro (eller frånvaro), vilket är energimolekylen som möjliggör sammandragning.

När ATP binds till aktinfilamentet flyttas det till en position som exponerar sin myosinbindningsplats. Detta tillåter myosins globulära huvud att fästa vid denna sida för att bilda korsbroen.

Denna union medför att fosfatgruppen av ATP dissocierar, och således initierar myosinet sin funktion. Sedan går myosinet i ett tillstånd av lägre energi där sarkomeren kan förkortas.

För att bryta korsbroen och tillåta igen bindningen av myosin till aktin i nästa cykel är det nödvändigt att binda en annan molekyl ATP till myosin. Det vill säga ATP-molekylen är nödvändig för både sammandragning och avkoppling.

histologi

De histologiska delarna av muskeln visar sarkomererens anatomiska egenskaper. Tjocka trådar, sammansatta av myosin, är synliga och representeras som A-bandet av en sarkomerer.

Tunna filament, sammansatta av aktin, binder till ett protein på Z-skivan (eller Z-linjen), kallad alfa-aktinin, och är närvarande längs hela längden av band I och en del av band A.

Den region där de tjocka och tunna filamenten överlappar varandra har ett tätt utseende, eftersom det finns lite utrymme mellan filamenten. Detta område där de tunna och tjocka filamenten överlappar varandra är mycket viktigt för muskelkontraktion, eftersom det är den plats där filamentets rörelse börjar.

De tunna filamenten sträcker sig inte helt i band A, vilket lämnar en central region av band A som endast innehåller tjocka trådar. Denna centrala region i band A verkar något ljusare än resten av band A, och kallas zon H.

Centrum av zon H har en vertikal linje kallad linje M, där tillbehörsproteiner håller samman de tjocka filamenten.

Huvudkomponenterna för en sarkomers histologi sammanfattas nedan:

Band A

Tjock filamentzon, sammansatt av myosinproteiner.

Zon H

Central zon av band A, utan aktinproteiner överlagd när muskeln är avslappnad.

Band I

Zon av tunna filament, sammansatt av aktinproteiner (utan myosin).

Z-skivor

De är gränserna mellan intilliggande sarkomerer, bildade av aktinbindande proteiner vinkelrätt mot sarkomeren.

Linje M

Central zon bildad av tillbehörsproteiner. De ligger i mitten av Myosins tjocka tråd, vinkelrätt mot sarkomeren.

Som nämnts ovan sker krympning när de tjocka filamenten glider längs de fina filamenten i snabb följd för att förkorta myofibrillerna. En avgörande skillnad att komma ihåg är emellertid att myofilamenten själva inte sammandrag Det är den glidande åtgärden som ger dem sin kraft att förkorta eller förlänga.