SARCOMERE: ZGRADBA IN DELI, FUNKCIJE IN HISTOLOGIJA - ANATOMIJA IN FIZIOLOGIJA - 2025

Sarcomere je osnovna funkcionalna enota skeletne mišice, ki je, skeletnih in srčni mišici. Skeletna mišica je vrsta mišice, ki se uporablja pri prostovoljnem gibanju, srčna mišica pa je mišica, ki je del srca.

Če rečemo, da je sarcomere funkcionalna enota, pomeni, da so v vsakem sarcomeru vse komponente, potrebne za krčenje. Dejansko skeletne mišice sestavljajo milijoni drobnih sarcomerov, ki se posamezno skrajšajo z vsakim krčenjem mišic.

Mikrograf sarkomera (zgoraj) in njegov prikaz (spodaj)

V tem je glavni namen sarcomera. Sarcomeres je sposoben sprožiti velike premike z medsebojnim sklepanjem pogodb. Njegova edinstvena struktura omogoča, da te majhne enote usklajujejo kontrakcije mišic.

Pravzaprav so kontraktilne lastnosti mišic opredeljujoča lastnost živali, saj je gibanje živali izjemno gladko in zapleteno. Lokomocija zahteva spremembo dolžine mišice, ko se upogiba, kar zahteva molekularno strukturo, ki omogoča, da se mišica skrajša.

Struktura in deli

Če natančno preučimo skeletno mišično tkivo, opazimo črtast videz, imenovan striation. Te "črte" predstavljajo vzorec izmeničnih pasov, svetlih in temnih, ki ustrezajo različnim beljakovinskim nitkam. To pomeni, da so te črte sestavljene iz prepletenih beljakovinskih vlaken, ki sestavljajo vsak sarcomere.

Miofibrili

Mišična vlakna sestavljajo od sto do tisoč kontraktilnih organelov, imenovanih miofibrili; Te miofibrile so razporejene vzporedno, da tvorijo mišično tkivo. Toda sami miofibrili so v bistvu polimeri, torej ponavljajoče se enote sarcomerov.

Miofibrili so dolge vlaknaste strukture in so narejene iz dveh vrst beljakovinskih filamentov, ki so zloženi drug na drugega.

Miozin in aktin

Miozin je debela vlakna z kroglasto glavo, aktin je tanjša nitka, ki med procesom krčenja mišic deluje z miozinom.

Dani miofibril vsebuje približno 10 000 sarkomerov, od katerih je vsak približno 3 mikrone. Čeprav je vsak sarcomere majhen, več združenih sarcomerov razteza dolžino mišičnega vlakna.

Miofilamenti

Vsak sarcomere sestavljajo debeli in tanki snopi zgoraj omenjenih beljakovin, ki jih skupaj imenujemo miofilamenti.

S povečanjem dela miofilamentov lahko identificiramo molekule, ki jih sestavljajo. Debele nitke so narejene iz miozina, fine nitke pa iz aktina.

Aktin in miozin sta kontraktilna beljakovina, ki povzročata krajšanje mišic, kadar se medsebojno komunicirata. Poleg tega tanki nitki vsebujejo še druge beljakovine z regulacijsko funkcijo, imenovane troponin in tropomiozin, ki uravnavajo medsebojno delovanje med kontraktilnimi proteini.

Lastnosti

Glavna funkcija sarkomera je omogočiti krčenje mišične celice. Da bi to naredili, se mora sarkomera skrajšati kot odziv na živčni impulz.

Debele in tanke nitke se ne skrajšajo, temveč se drsijo okoli drugega, zaradi česar se sarcomere skrajšajo, medtem ko nitke ostanejo enake dolžine. Ta postopek je znan kot model drsne nitke krčenja mišic.

Drsanje filamenta ustvarja mišično napetost, kar je nedvomno glavni prispevek sarcomera. To dejanje daje mišicam svojo fizično moč.

Hitra analogija temu je način, kako se lahko dolga lestev podaljša ali zloži, odvisno od naših potreb, ne da bi fizično skrajšali njegove kovinske dele.

Vključenost miozina

Na srečo nedavne raziskave ponujajo dobro predstavo, kako deluje ta spodrsljaj. Teorija drsnih filamentov je bila spremenjena tako, da vključuje, kako lahko miozin vleče aktin, da skrajša dolžino sarkomera.

V tej teoriji je globularna glava miozina nameščena blizu aktina na območju, ki se imenuje območje S1. Ta regija je bogata z zgibnimi segmenti, ki se lahko upognejo in tako olajšajo krčenje.

Upogibanje S1 je lahko ključ do razumevanja, kako lahko miozin "hodi" po aktinskih nitkah. To dosežemo s cikličnim odlomkom miozina S1, njegovim krčenjem in končnim sproščanjem.

Zveza miozina in aktibe

Ko se miozin in aktin združita, tvorita razširitve, imenovane "križni mostovi". Ti križni mostovi se lahko tvorijo in porušijo v prisotnosti (ali odsotnosti) ATP, ki je energijska molekula, ki omogoča krčenje.

Ko se ATP veže na aktinsko filament, ga premakne v položaj, ki izpostavi njegovo mesto, ki veže miozin. To omogoča, da se kroglasta glava miozina veže na to mesto in tvori križni most.

Ta zveza povzroči disociacijo fosfatne skupine ATP in tako začne miozin delovati. Nato miozin preide v nižje energijsko stanje, kjer se lahko sarkomera skrajša.

Za prekinitev križnega mostu in omogočanje, da se miozin v naslednjem ciklu spet veže, da deluje na aktin, je potrebna vezava druge molekule ATP na miozin. To pomeni, da je molekula ATP nujna tako za krčenje kot za sprostitev.

Histologija

Histološki odseki mišice kažejo anatomske značilnosti sarcomerov. Debele nitke, sestavljene iz miozina, so vidne in so predstavljene kot A sarcomere A.

Tanki nitki, sestavljeni iz aktina, se vežejo na protein v Z disku (ali Z vrstico), imenovan alfa-aktinin, in so prisotni po celotni dolžini I pasu in delu A pasu.

Območje, kjer se debela in tanka nitka prekriva, ima gost videz, saj je med nitkami malo prostora. To območje, kjer se tanke in debele nitke prekrivajo, je zelo pomembno za krčenje mišic, saj je to mesto, kjer se začne gibanje nitke.

Tanke nitke se v celoti ne razširijo v pasove A, tako da ostanejo osrednje območje pasu A, ki vsebuje samo debele nitke. To osrednje območje pasu A je videti nekoliko lažje od preostalega pasu A in se imenuje cona H.

Središče območja H ima navpično črto, imenovano črta M, kjer proteinski dodatki držijo debele nitke skupaj.

Glavne sestavine histologije sarcomera so povzete spodaj:

Band A

Območje debele nitke, sestavljeno iz proteinov miozina.

Cona H

Osrednje območje A-pasu, brez prekrivanja aktinskih proteinov, ko so mišice sproščene.

Band I

Območje tanke nitke, sestavljeno iz aktinskih proteinov (brez miozina).

Z diski

So meje med sosednjimi sarkomerami, ki jih sestavljajo proteini, ki vežejo aktin, pravokotno na sarkomere.

Vrstica M

Osrednja cona, ki jo tvorijo pomožni proteini. Nahajajo se v središču debele miozinske nitke, pravokotno na sarcomere.

Kot smo že omenili, se krčenje pojavi, ko debele nitke drsijo po tankih nitkah hitro, da skrajšajo miofibrile. Ključna razlika, ki jo je treba zapomniti, je, da se miofilamenti sami ne strnejo; drsna akcija jim daje moč, da se skrajšajo ali podaljšajo.

Reference

1. Clarke, M. (2004). Drsna nitka pri 50. Nature, 429 (6988), 145.
2. Hale, T. (2004) Vaja fiziologija: tematski pristop (1. izd.). Wiley
3. Rhoades, R. & Bell, D. (2013). Medicinska fiziologija: Načela za klinično medicino (4. izd.). Lippincott Williams & Wilkins.
4. Spudich, JA (2001). Model križajočega se križanja miozina. Nature Reviews Molecular Cell Biology, 2 (5), 387–392.
5. Thibodeau, P. (2013). Anatomske in fiziološka (8 ^th ). Mosby, Inc.
6. Tortora, G. & Derrickson, B. (2012). Načela anatomije in fiziologije (13. izd.). John Wiley & Sons Inc.