Sarcomere: structura și componente, funcții și histologie

Un sarcomer este unitatea funcțională fundamentală a mușchiului striat, adică a mușchilor scheletici și cardiace. Muschiul scheletic este tipul de mușchi folosit în mișcarea voluntară, iar mușchiul inimii este mușchiul care face parte din inimă.

A spune că sarcomerul este unitatea funcțională înseamnă că toate componentele necesare contracției sunt conținute în fiecare sarcomer. De fapt, mușchiul striat este compus din milioane de sarcomere mici care se scurtează, individual, cu fiecare contracție musculară.

Aici se află scopul principal al sarcomerului. Sarcomerele sunt capabile să inițieze mișcări mari prin contractarea la unison. Structura sa unica permite acestor unitati mici sa coordoneze contractiile muschilor.

De fapt, proprietățile contractile ale mușchilor sunt o caracteristică definitorie a animalelor, deoarece mișcarea animalelor este remarcabil de netedă și complexă. Locomoția necesită o schimbare în lungimea mușchiului în timp ce se flexează, ceea ce necesită o structură moleculară care să permită scurtarea musculară.

Structură și părți

În cazul în care țesutul muscular scheletic este examinat îndeaproape, se observă un aspect dungat numit striaring. Aceste "dungi" reprezintă un model de benzi alternante, lumină și întuneric, care corespund diferitelor filamente proteice. Adică, aceste dungi sunt formate din fibre proteice intercalate care alcătuiesc fiecare sarcomer.

myofibrils

Fibrele musculare sunt compuse din sute până la mii de organele contractile numite myofibrils; Aceste miofibrili sunt aranjate în paralel pentru a forma țesut muscular. Cu toate acestea, miofibrilele în sine sunt în esență polimeri, adică unități repetitive de sarcomere.

Myofibrilele sunt structuri fibroase și lungi și sunt fabricate din două tipuri de filamente de proteine ​​care sunt stivuite unul peste celălalt.

Myosin și actin

Myosinul este o fibră groasă cu capul globular și actina este un filament mai subțire care interacționează cu miozina în timpul procesului de contracție a mușchiului.

Un miofibril dat conține aproximativ 10.000 de sarcomere, fiecare dintre ele având o lungime de aproximativ 3 micrometri. În timp ce fiecare sarcomer este mic, mai multe sarcomere agregate acoperă lungimea fibrei musculare.

myofilaments

Fiecare sarcomer constă din grinzi groase, subțiri ale proteinelor menționate mai sus, care împreună se numesc miofilamente.

Prin extinderea unei porțiuni din miofilamentele, puteți identifica moleculele care le fac. Filamentele groase sunt fabricate din miozină, în timp ce filamentele fine sunt fabricate din actină.

Actinul și miozina sunt proteinele contractile care determină scurtarea mușchilor atunci când interacționează unul cu celălalt. În plus, filamentele subțiri conțin alte proteine ​​cu funcție de reglare numită troponină și tropomiozină, care reglează interacțiunea dintre proteinele contractile.

funcții

Funcția principală a sarcomerului este de a permite unei celule musculare să se contracteze. Pentru aceasta, sarcomerul trebuie scurtat ca răspuns la un impuls nervos.

Filamentele groase și subțiri nu se scurtează, ci se alunecă unul în jurul celuilalt, ceea ce determină scurtarea sarcomerului în timp ce filamentele rețin aceeași lungime. Acest proces este cunoscut sub numele de modelul de filament glisant al contracției musculare.

Alunecarea filamentului generează tensiune musculară, care este, fără îndoială, principala contribuție a sarcomerului. Această acțiune oferă mușchilor puterea lor fizică.

O analogie rapidă a acestui lucru este modul în care o scară lungă poate fi extinsă sau pliată în funcție de nevoile noastre, fără a scurta fizic părțile sale metalice.

Implicarea miozinei

Din fericire, cercetările recente oferă o idee bună despre cum funcționează această alunecare. Teoria filamentului glisant a fost modificată pentru a include modul în care miozina este capabilă să tragă actina pentru a scurta lungimea sarcomerului.

În această teorie, capul globular al miozinei este localizat în apropierea actinei într-o zonă numită regiunea S1. Această regiune este bogată în segmente cu balamale care pot fi îndoite și astfel facilitează contracția.

Flexibilitatea lui S1 poate fi cheia înțelegerii modului în care miozina este capabilă să "meargă" de-a lungul filamentelor actinice. Acest lucru se realizează prin cicluri de legare ale fragmentelor de miozină S1, contracția lor și eliberarea finală.

Uniunea miozinei și actiba

Când miozina și actina s-au adunat, ele formează prelungiri numite "punți încrucișate". Aceste poduri traversate pot fi formate și se pot rupe cu prezența (sau absența) a ATP, care este molecula de energie care face posibilă contracția.

Atunci când ATP se leagă de filamentul actin, acesta îl deplasează într-o poziție care expune situsul său de legare a miozinei. Acest lucru permite capului globular al myosinei să se atașeze la acest site pentru a forma podul transversal.

Această uniune determină disocierea grupului fosfat de ATP, astfel încât miozina își inițiază funcția. Apoi, miozina intră într-o stare de energie mai mică în care sarcomerul poate fi scurtat.

Pentru a rupe puntea transversală și a permite din nou legarea myosinei de actin în ciclul următor, este necesar să se lege o altă moleculă de ATP la miozină. Adică molecula ATP este necesară atât pentru contracție, cât și pentru relaxare.

histologie

Secțiunile histologice ale mușchiului prezintă caracteristicile anatomice ale sarcomerelor. Filamentele groase, compuse din miozină, sunt vizibile și sunt reprezentate ca banda A a unui sarcomer.

Filamentele subțiri, compuse din actină, se leagă de o proteină pe discul Z (sau linia Z) numită alfa-actinină și sunt prezente de-a lungul întregii lungimi a benzii I și o parte a benzii A.

Regiunea în care se suprapun filamentele groase și subțiri are un aspect dens, deoarece există un spațiu mic între filamente. Această zonă în care se suprapun filmele subțiri și groase este foarte importantă pentru contracția musculară, deoarece este locul unde începe mișcarea filamentului.

Filamentele subțiri nu se extind complet în benzile A, lăsând o regiune centrală a benzii A care conține numai filamente groase. Această regiune centrală a benzii A pare puțin mai ușoară decât restul benzii A și se numește zona H.

Centrul zonei H are o linie verticală numită linia M, unde proteinele auxiliare țin împreună filamentele groase.

Principalele componente ale histologiei unui sarcomer sunt prezentate mai jos:

Banda A

Zona cu filament gros, compusă din proteinele de miozină.

Zona H

Zona centrală a benzii A, fără proteine ​​actinice suprapuse atunci când mușchiul este relaxat.

Banda I

Zona de filamente subțiri, compusă din proteine ​​actinice (fără miozină).

Discuri Z

Acestea sunt limitele dintre sarcomere adiacente, formate de proteinele de legare a actinei perpendiculare pe sarcomere.

Linia M

Zona centrală formată din proteine ​​auxiliare. Ele sunt situate în centrul filamentului gros de myosin, perpendicular pe sarcomer.

Așa cum sa menționat mai sus, contracția apare atunci când filamentele groase sunt alunecate de-a lungul filamentelor fine în succesiune rapidă pentru a scurta miofibrilele. Cu toate acestea, o distincție crucială de reținut este faptul că miofilamentele în sine nu se contractă; acțiunea de alunecare îi conferă puterea de a scurta sau de a lungi.