Саркомер: структура и части, функции и хистология

Саркомерът е основната функционална единица на набраздените мускули, т.е. на скелетния и сърдечния мускул. Скелетният мускул е вид мускул, който се използва при доброволно движение и сърдечният мускул е мускул, който е част от сърцето.

Да се ​​каже, че саркомерът е функционална единица означава, че всички компоненти, необходими за свиване, се съдържат във всеки саркомер. Всъщност, набразденият мускул се състои от милиони малки саркомери, които скъсяват, индивидуално, с всяко свиване на мускулите.

Тук се крие основната цел на саркомера. Саркомерите са способни да инициират големи движения, като се свиват в унисон. Неговата уникална структура позволява тези малки единици да координират контракциите на мускулите.

Всъщност контрактилните свойства на мускулите са определяща характеристика на животните, тъй като движението на животните е забележително гладко и сложно. Локомоция изисква промяна в дължината на мускулите, тъй като тя се огъва, което изисква молекулярна структура, която позволява мускулно скъсяване.

Структура и части

Ако скелетната мускулна тъкан се изследва внимателно, се наблюдава ивичест вид, наречен набраздяване. Тези "ивици" представляват модел на редуващи се ленти, светли и тъмни, съответстващи на различни протеинови влакна. Това означава, че тези ивици се формират от преплетени протеинови влакна, които съставляват всеки саркомер.

миофибрили

Мускулните влакна са съставени от стотици до хиляди контрактилни органели, наречени миофибрили; Тези миофибрили са подредени паралелно, за да образуват мускулна тъкан. Самите миофибрили обаче са по същество полимери, т.е. повтарящи се единици саркомери.

Миофибрилите са влакнести и дълги структури и са направени от два вида протеинови влакна, които са подредени една върху друга.

Миозин и актин

Миозинът е дебело влакно с кълбовидна глава, а актинът е по-тънка нишка, която взаимодейства с миозина по време на процеса на мускулно свиване.

Даден миофибрил съдържа приблизително 10 000 саркомера, всеки от които е с дължина приблизително 3 микрометра. Докато всеки саркомер е малък, няколко агрегатни саркомера обхващат дължината на мускулните влакна.

myofilaments

Всеки саркомер се състои от дебели, тънки лъчи на гореспоменатите протеини, които заедно се наричат ​​миофиламенти.

Чрез разширяване на част от миофиламентите можете да идентифицирате молекулите, които ги създават. Дебелините нишки са направени от миозин, а фините филаменти са изработени от актин.

Актин и миозин са контрактилните протеини, които предизвикват скъсяване на мускулите, когато взаимодействат помежду си. В допълнение, тънките филаменти съдържат други протеини с регулаторна функция, наречена тропонин и тропомиозин, които регулират взаимодействието между контрактилните протеини.

функции

Основната функция на саркомера е да позволи на мускулната клетка да се свие. За тази цел, саркомерът трябва да бъде съкратен в отговор на нервен импулс.

Дебелите и тънки влакна не се скъсяват, а се плъзгат един около друг, което кара саркомера да се скъси, докато влакната запазват същата дължина. Този процес е известен като плъзгащ модел на свиване на мускулите.

Плъзгането на нишката поражда мускулно напрежение, което несъмнено е основният принос на саркомера. Това действие придава на мускулите физическата сила.

Една бърза аналогия с това е начинът, по който една дълга стълба може да бъде удължена или сгъната в зависимост от нашите нужди, без физически да скъси металните части.

Включване на миозин

За щастие, последните проучвания предлагат добра представа за това как работи това отклонение. Теорията на плъзгащата нишка е модифицирана, за да включи как миозинът може да издърпа актин, за да скъси дължината на саркомера.

В тази теория, кълбовидната глава на миозин се намира в близост до актин в област, наречена S1 област. Този район е богат на сегменти с панти, които могат да бъдат огънати и по този начин да улеснят свиването.

Сгъването на S1 може да бъде ключът към разбирането на това как миозинът може да "ходи" по протежение на актиновите влакна. Това се постига чрез цикли на свързване на S1 миозиновия фрагмент, неговото свиване и неговото окончателно освобождаване.

Съюз на миозин и актиба

Когато миозинът и актинът се съберат, те образуват удължения, наречени "пресечени мостове". Тези кръстосани мостове могат да се образуват и да се прекъснат с наличието (или отсъствието) на АТФ, който е енергийната молекула, която прави възможно свиването.

Когато АТФ се свърже с актиновото влакно, той го премества в позиция, която излага мястото на свързване на миозин. Това позволява на кълбовидната глава на миозина да се прикрепи към това място, за да формира напречния мост.

Този съюз предизвиква дисоцииране на фосфатната група на АТР и по този начин миозинът инициира своята функция. След това миозинът влиза в състояние на по-ниска енергия, където саркомерът може да бъде съкратен.

За да се прекъсне напречния мост и да се позволи отново свързването на миозин с актин в следващия цикъл, е необходимо да се свърже друга молекула АТР с миозин. Това означава, че АТР молекулата е необходима както за свиване, така и за релаксация.

хистология

Хистологичните секции на мускула показват анатомичните характеристики на саркомерите. Дебели филаменти, съставени от миозин, са видими и са представени като А лента на саркомер.

Тънките филаменти, съставени от актин, се свързват с протеин на Z диск (или Z линия), наречен алфа-актинин, и присъстват по цялата дължина на лента I и част от лента A.

Областта, където дебелият и тънък слой се припокриват, има плътна външност, тъй като между нишките има малко пространство. Тази област, където тънките и дебели филаменти се припокриват, е много важна за мускулната контракция, тъй като това е мястото, където започва движението на спиралата.

Тънките нишки не се простират изцяло в ленти А, оставяйки централен участък от лента А, която съдържа само дебели нишки. Този централен участък на лента А изглежда малко по-лек от останалата част на лента А и се нарича зона Н.

Центърът на зона H има вертикална линия, наречена линия М, където аксесоарните протеини държат заедно дебели филаменти.

Основните компоненти на хистологията на саркомер са обобщени по-долу:

Band A

Дебела зона на нишки, съставена от миозинови протеини.

Зона H

Централна зона на лента А, без актинови протеини, насложени, когато мускулът е отпуснат.

Група I

Зона от тънки нишки, съставена от актинови протеини (без миозин).

Z дискове

Те са границите между съседните саркомери, образувани от актин-свързващи протеини, перпендикулярни на саркомера.

Линия М

Централна зона, образувана от допълнителни протеини. Те се намират в центъра на дебелината на миозина, перпендикулярна на саркомера.

Както бе споменато по-горе, свиването настъпва, когато дебели нишки се плъзгат по фините филаменти в бърза последователност, за да съкратят миофибрилите. Важно е обаче да се запомни, че самите миофиламенти не се свиват; това е плъзгащото действие, което им дава силата да скъсяват или удължават.