SARCOMERE: STRUKTUR OG DELE, FUNKTIONER OG HISTOLOGI - ANATOMI OG FYSIOLOGI - 2025

En sarkomere er den grundlæggende funktionelle enhed af knoglemuskler, det vil sige skelet- og hjertemuskler. Skelettemuskler er den type muskel, der bruges i frivillig bevægelse, og hjertemuskler er den muskel, der er en del af hjertet.

At sige, at sarkomeren er den funktionelle enhed, betyder, at alle de komponenter, der er nødvendige for sammentrækning, er indeholdt i hver sarkomere. Faktisk består knoglemuskler af millioner af små sarkomerer, som individuelt forkortes med hver muskelsammentrækning.

Mikrograf af en sarkomere (øverst) og dens repræsentation (bund)

Heri ligger hovedformålet med sarkomeren. Sarcomeres er i stand til at iværksætte store bevægelser ved at trække sig sammen. Dens unikke struktur gør det muligt for disse små enheder at koordinere muskelsammentrækninger.

Faktisk er muskelens kontraktile egenskaber et definerende kendetegn for dyr, da bevægelsen af ​​dyr er bemærkelsesværdigt glat og kompleks. Bevægelse kræver en ændring i muskelens længde, når den bøjes, hvilket kræver en molekylstruktur, der giver musklerne mulighed for at forkorte.

Struktur og dele

Hvis skeletmuskelvævet undersøges nøje, observeres et stribet udseende kaldet striation. Disse "striber" repræsenterer et mønster af vekslende bånd, lyse og mørke, svarende til forskellige proteinfilamenter. Det vil sige, disse striber består af sammenflettede proteinfibre, der udgør hver sarkomere.

myofibriller

Muskelfibre består af hundreder til tusinder af kontraktile organeller kaldet myofibriller; Disse myofibriller er arrangeret parallelt til dannelse af muskelvæv. Myofibrillerne er imidlertid i det væsentlige polymerer, det vil sige gentagende enheder af sarkomerer.

Myofibriller er lange, fibrøse strukturer og er lavet af to typer proteinfilamenter, der er stablet oven på hinanden.

Myosin og actin

Myosin er en tyk fiber med et kuglehoved, og actin er et tyndere filament, der interagerer med myosin under processen med muskelkontraktion.

En given myofibril indeholder ca. 10.000 sarcomerer, som hver er ca. 3 mikron lang. Selvom hver sarkomere er lille, spænder adskillige aggregerede sarkomerer over muskelfiberens længde.

myofilaments

Hver sarcomere består af tykke og tynde bundter af de ovennævnte proteiner, der sammen kaldes myofilamenter.

Ved at forstørre en del af myofilamenterne kan molekylerne, der sammensætter dem, identificeres. De tykke filamenter er lavet af myosin, mens de fine filamenter er lavet af actin.

Actin og myosin er kontraktile proteiner, der forårsager muskelforkortelse, når de interagerer med hinanden. Derudover indeholder de tynde filamenter andre proteiner med regulerende funktion kaldet troponin og tropomyosin, som regulerer samspillet mellem kontraktile proteiner.

Funktioner

Sarkomeres hovedfunktion er at tillade, at en muskelcelle trækkes sammen. For at gøre dette skal sarkomeren forkorte som reaktion på en nerveimpuls.

De tykke og tynde filamenter forkortes ikke, men glider i stedet omkring hinanden, hvilket får sarkomeren til at forkorte, mens filamenterne forbliver i samme længde. Denne proces er kendt som den glidende filamentmodel for muskelkontraktion.

Glidningen af ​​glødetråden genererer muskelspænding, hvilket uden tvivl er det største bidrag fra sarkomeren. Denne handling giver musklerne deres fysiske styrke.

En hurtig analogi til dette er den måde, en lang stige kan udvides eller foldes afhængigt af vores behov uden fysisk at forkorte dens metaldele.

Myosin involvering

Heldigvis tilbyder nyere forskning en god idé om, hvordan denne slip fungerer. Teorien til glidetråd er blevet ændret for at inkludere, hvordan myosin er i stand til at trække på actin for at forkorte sarkomers længde.

I denne teori er det kugleformede hoved af myosin placeret tæt på aktin i et område kaldet S1-regionen. Denne region er rig på hængslede segmenter, der kan bøjes og således lette sammentrækning.

S1-bøjning kan være nøglen til at forstå, hvordan myosin er i stand til at "gå" langs actinfilamenter. Dette opnås ved at cykle myosin S1-fragmentet, dets sammentrækning og dets endelige frigivelse.

Forening af myosin og actiba

Når myosin og actin går sammen, danner de udvidelser kaldet "tværgående broer". Disse tværbroer kan dannes og knækkes i nærvær (eller fravær) af ATP, som er det energiske molekyle, der muliggør sammentrækning.

Når ATP binder til actinfilamentet, flytter det det til en position, der udsætter sit myosin-bindende sted. Dette tillader det kugleformede hoved af myosin at binde til dette sted for at danne krydsbroen.

Denne forening får phosphatgruppen af ​​ATP til at dissociere, og således begynder myosin sin funktion. Myosinet går derefter i en lavere energitilstand, hvor sarkomeren kan forkorte.

For at bryde tværbrugen og lade myosin binde til actin igen i den næste cyklus er bindingen af ​​et andet ATP-molekyle til myosin nødvendigt. Det vil sige ATP-molekylet er nødvendigt for både sammentrækning og afslapning.

Histologi

Histologiske sektioner af musklerne viser de anatomiske træk ved sarkomerer. De tykke filamenter, der er sammensat af myosin, er synlige og er repræsenteret som et bånd af en sarkomere.

De tynde filamenter, der består af actin, binder til et protein i Z-disken (eller Z-linien) kaldet alfa-actinin og er til stede i hele I-båndets længde og en del af A-båndet.

Området, hvor de tykke og tynde filamenter overlapper hinanden, har et tæt udseende, da der er lidt plads mellem filamenterne. Dette område, hvor de tynde og tykke filamenter overlapper hinanden, er meget vigtigt for muskelkontraktion, da det er stedet, hvor filamentens bevægelse begynder.

De tynde filamenter strækker sig ikke fuldstændigt ind i A-båndene, hvilket efterlader et centralt område af A-båndet, der kun indeholder tykke filamenter. Denne centrale region af bånd A forekommer lidt lettere end resten af ​​bånd A og kaldes zone H.

Midt i H-zonen har en lodret linje kaldet M-linjen, hvor tilbehørsproteiner holder de tykke filamenter sammen.

De vigtigste komponenter i en sarkomers histologi opsummeres nedenfor:

Bånd A

Tyk filamentzone, sammensat af myosinproteiner.

Zone H

Central A-båndzone uden overlappende actinproteiner, når muskler er afslappet.

Bånd I

Tynd filamentzone, sammensat af actinproteiner (uden myosin).

Z-diske

De er grænserne mellem tilstødende sarkomerer, der består af actinbindende proteiner vinkelret på sarkomeren.

Linie M

Centralzone dannet af tilbehørsproteiner. De er placeret i midten af ​​det tykke myosintråd, vinkelret på sarkomeren.

Som nævnt tidligere opstår sammentrækning, når tykke filamenter glider langs tynde filamenter i hurtig rækkefølge for at forkorte myofibriller. En vigtig sondring, der skal huskes, er imidlertid, at myofilamenterne ikke selv trækker sig sammen; det er den glidende handling, der giver dem deres magt til at forkorte eller forlænge.

Referencer

1. Clarke, M. (2004). Glidetråden ved 50. Nature, 429 (6988), 145.
2. Hale, T. (2004) Motionsfysiologi: En tematisk tilgang (1. udg.). Wiley
3. Rhoades, R. & Bell, D. (2013). Medicinsk fysiologi: Principper for klinisk medicin (4. udg.). Lippincott Williams & Wilkins.
4. Spudich, JA (2001). Myosin-svingende tværbromodel. Nature Reviews Molecular Cell Biology, 2 (5), 387–392.
5. Thibodeau, P. (2013). Anatomi og Phisiology (8 ^th). Mosby, Inc.
6. Tortora, G. & Derrickson, B. (2012). Principper for anatomi og fysiologi (13. udg.). John Wiley & Sons Inc.