fizjologia

Miofibryle i sarkomery

Płyn cytoplazmatyczny wewnątrz komórek mięśniowych jest w dużej mierze zajęty przez miofibryle, które stanowią składnik kurczliwy.

Każde włókno mięśniowe składa się z około 1000 miofibryli, owiniętych siateczką sarkoplazmatyczną; miofibryle rozciągają się na całej długości włókna i są zorganizowane w długie wiązki podłużne.

Każda myofibril ma grubość między 0, 5 a 2 µm, dla długości w zakresie od 10 do 100 mikronów (1 mikron = 1/1000 mm).

Zgodnie z przewidywaniami miofibryle są otoczone przez siateczkę sarkoplazmatyczną, złożony układ pęcherzyków i kanalików, który powoduje powstanie układu sarkotropowego. Celem tej struktury jest gromadzenie wapnia niezbędnego do skurczu.

Wchodząc coraz bardziej w mikroskopię, odkrywamy, że miofibryle są z kolei złożone z równoległych włókien, które są dwóch rodzajów: grube i cienkie. Możliwe jest również zaobserwowanie charakterystycznej smugi wzdłuż głównej osi miofibryli, dzięki regularnej zmianie jasnych i ciemnych pasm.

  • Ciemne pasma nazywane są zespołami lub dyskami A
  • Lekkie pasma nazywane są zespołami I
  • Każdy zespół I jest podzielony na dwie linie Z
  • Każde pasmo A jest podzielone na dwie części przez sznur, zwany H, umieszczony w jego centralnej części.

Droga miofibryli pomiędzy dwoma sąsiednimi liniami Z.

(1/2 pasma I + zespół A + 1/2 pasma I)

przyjmuje nazwę SARCOMERO

Sarkomery są strukturalną i funkcjonalną jednostką miofibryli, to znaczy najmniejszą jednostką mięśni zdolną do kurczenia się.

W obrębie pojedynczego miofibrylu różne sarkomery podążają jeden za drugim, jakby tworząc wysoki stos cylindrów. Ponadto w mięśniach włókna są ułożone równolegle, tak że odpowiednie sarkomery są wyrównane. Innymi słowy, obok linii Z miofibryli zawsze znajduje się linia Z sąsiedniego miofibrylu; ta symetria oznacza, że ​​jako całość, całe włókno mięśniowe wydaje się krzyżowe.

Myofilamenty

Obserwowane pod mikroskopem elektronowym, każdy sarkomer wydaje się być utworzony przez wiązkę włókien, rozmieszczonych wzdłużnie i równolegle do siebie. Składniki tych myofilamentów to dwa białka, zwane aktyną i miozyną.

W środku każdego sarkomeru znajduje się około tysiąca grubych włókien składających się z miozyny. Na ich końcach cząsteczki białkowe łączą się z cienkimi włóknami, składającymi się z innego białka, aktyny.

W komórce mięśniowej typu szkieletowego te elementy skurczowe (grube i cienkie włókna) są umieszczane w rejestrze i są częściowo osadzone (nałożone).

  • Wiązka grubych włókien (miozynowych) znajduje się w środku sarkomeru i stanowi pasmo A;
  • Wiązka cienkich włókien, utworzona przez aktynę, znajduje się na biegunach sarkomeru i stanowi dwa pół-pasma I, które sięgają dysków Z.

Ta złożona struktura jest podstawą skurczu mięśni, co jest możliwe dzięki przesuwaniu cienkich włókien nad grubymi.

Podczas skurczu sarkomer jest skracany przez zbliżenie dwóch żył Z:

podczas gdy długość włókien i zespołu A pozostaje niezmieniona, następuje redukcja pasma I i pasma H.

Uogólnienie tego zjawiska determinuje skrócenie miofibryli, włókien mięśniowych, pęczków i całego mięśnia. Warto zauważyć, że każdy sarcomere może skrócić do 50% swojej długości w spoczynku.

Podczas skurczu mięśni mostki aktomiozyny są stale formowane i rozpuszczane, pod warunkiem, że dostępna jest wystarczająca ilość jonów wapnia i ATP; zajmiemy się tym problemem lepiej w następnym artykule.

NAPIĘCIE WYKONANE PRZEZ WŁÓKNO MIĘŚNIOWE JEST BEZPOŚREDNIO PROPORCJONALNE DO LICZBY PRZEKROJNYCH MOSTÓW WYKONANYCH POMIĘDZY GRUBYMI I CIENKIM FILAMENTAMI.

W rezultacie mięsień, który jest zbyt długi lub zbyt ciasny, rozwija mniejszą siłę niż mięsień, który kurczy się od optymalnego stopnia wydłużenia.

  • A) nie ma aktywnej siły, ponieważ nie ma kontaktu między główkami miozyny a aktyną
  • Między A) i B): występuje liniowy wzrost siły czynnej z powodu wzrostu miejsc wiązania aktyny dla głów miozyny
  • Pomiędzy B) i C): siła czynna osiąga swój maksymalny szczyt i pozostaje względnie stabilna; w tej fazie wszystkie głowy miozyny są powiązane z aktyną
  • Pomiędzy C) i D): siła czynna zaczyna się zmniejszać, ponieważ nakładanie się łańcuchów aktyny zmniejsza miejsca wiązania dostępne dla głów miozyny
  • E): gdy kolizja miozyny z dyskiem Z nie ma aktywnej siły, ponieważ wszystkie głowy miozyny są przyłączone do aktyny; ponadto miozyna jest kompresowana na dyskach Z i działa jak sprężyna, przeciwstawiając się skurczowi z siłą proporcjonalną do stopnia kompresji (stąd skrócenie mięśni)