MYOFILAMENTS: TYYPIT, RAKENNE JA ORGANISAATIO - BIOLOGIA - 2026

Myofilaments ovat supistuvien proteiinien myofibriileistä, jotka ovat rakenteellisia yksiköitä lihaksen soluja, pitkänomainen joita kutsutaan lihas kuituja.

Lihaskuiduilla ja niiden komponenteilla on erityiset nimet. Esimerkiksi membraani, sytoplasma, mitokondriat ja endoplasminen retikulumi tunnetaan vastaavasti sarkolemmana, sarkoplasmana, sarkosomina ja sarkoplasmaisena retikulumina.

Myofilamenttien rakenne (Lähde: Mikael Häggström, luvalla käytetty. Via Wikimedia Commons)

Samalla tavalla sisäisiä supistuvia elementtejä kutsutaan yhdessä myofibrilliksi; ja supistuvia proteiineja, jotka muodostavat myofibrillit, kutsutaan myofilamenteiksi.

Myofilamentteja on kahta tyyppiä: ohut ja paksu. Ohuet filamentit koostuvat pääasiassa kolmesta proteiinista: F-aktiinista, tropomyosiinista ja troponiinista. Paksut filamentit koostuvat puolestaan ​​yksinomaan toisesta proteiinista, jota kutsutaan myosin II: ksi.

Näiden lisäksi sekä muihin paksuihin että ohuisiin filamenteihin liittyy muita proteiineja, mutta näillä ei ole supistuvia toimintoja, vaan pikemminkin rakenteelliset, muun muassa titiini ja nebuliini.

Tyypit lihaskuituja

Mikrofibrillien muodostavien myofilamenttien erityinen järjestely tuottaa kahden tyyppisiä lihaskuituja: juovitettuja lihaskuituja ja sileälihaksisia kuituja.

Jaksotetut lihaskuidut, kun niitä tutkitaan optisella mikroskoopilla, osoittavat säikeiden tai poikittaisten nauhojen kuvion, joka toistuu koko pinta-alaltaan ja jotka antavat sille lihalle, joka niitä sisältää, johtuneen lihaksen nimen. On olemassa kahden tyyppisiä juovitettuja lihaskuituja, luuranko ja sydän.

Lihaskuituja, joissa ei ole tätä poikittaista kaistaa, kutsutaan sileiksi kuiduiksi. Ne muodostavat verisuonen seinämien ja sisäelinten lihakset.

Rakenne

Ohuet säikeet

Nämä myofilamentit koostuvat F-aktiinista ja kahdesta assosioituneesta proteiinista: tropomyosiinista ja troponiinista, joilla on sääteleviä toimintoja.

F-aktiini tai rihmamainen aktiini on toisen pienemmän, globaalin proteiinin, nimeltään G-aktiini tai globaali-aktiini, polymeeri, jonka molekyylipaino on noin 42 kDa. Sillä on sitoutumiskohta myosiinia varten ja se on järjestetty kahteen ketjuun, jotka on järjestetty kaksoiskierreksi, joka koostuu noin 13 monomeeristä käännöstä kohti.

F-aktiini-filamenteille on tunnusomaista, että niillä on kaksi napaa: yksi positiivinen, suunnattu Z-levyä kohti, ja toinen negatiivinen, sijoitettu kohti sarkomeerin keskustaa.

Tropomüosiini koostuu myös kaksois-helix-polypeptidin kaksoisketjusta. Se on 64 kDa: n proteiini, joka muodostaa filamentteja, jotka sijaitsevat ohuiden F-aktiini-filamenttien kaksoispiraaliketjujen jäljellä olevissa urissa ikään kuin "täyttäisivät" kierteessä olevat tyhjät tilat.

Levossa tropomyosiini peittää tai "peittää" myosiinin aktiinin sitoutumiskohdat, estäen molempien proteiinien vuorovaikutuksen, mikä aiheuttaa lihasten supistumista. Jokaisen ohuen filamentin ympärillä ja noin 25-30 metrin päässä kunkin tropomyosiinin alusta on toinen proteiini, nimeltään troponiini.

Troponiini (Tn) on proteiinikompleksi, joka koostuu kolmesta globaalista polypeptidiyksiköstä, nimeltään troponiini T, C ja I. Jokaisessa tropomysiosiinimolekyylissä on liittyvä troponiinikompleksi, joka säätelee sitä, ja yhdessä ne vastaavat aloittamisen ja lopettamisen säätelystä. lihasten supistuminen.

Paksut lihaskuidut

Paksut filamentit ovat myosiini II: n polymeerejä, jotka painavat 510 kDa ja koostuvat kahdesta 222 kDa: n raskasketjusta ja neljästä kevyestä ketjusta. Kevyt ketjuja on kahta tyyppiä: 18 kDa välttämättömät kevytketjut ja 22 kDa säätelevät kevytketjut.

Jokainen myosiini II: n raskaan ketjun muoto on sauva, jonka päässä on pieni pyöreä pää, joka ulkonee lähes 90 astetta ja jolla on kaksi sitoutumiskohtaa, toinen aktiinille ja toinen ATP: lle. Siksi nämä proteiinit kuuluvat ATPaasien perheeseen.

Paksu filamentti koostuu yli 200 myosin II -molekyylistä. Kummankin näiden molekyylien globaali pää toimii kuin "mela" supistumisen aikana työntäen aktiini, johon se on kiinnittynyt, niin että se liukuu kohti sarkomeerin keskustaa.

organisaatio

Luurankoisissa lihaksikuiduissa myofibrillit miehittävät suurimman osan sarkoplasmasta ja ovat järjestettyinä järjestyksi, pitkittäisiksi rypisteiksi koko soluun.

Pituussuunnassa, joka on nähty optisella mikroskoopilla, havaitaan vaaleita nauhoja, joita kutsutaan nauhoiksi I, ja tummia nauhoja, joita kutsutaan nauhoiksi A. Nämä kaistat vastaavat myofibrillien ja siksi niitä muodostavien myofilamenttien järjestettyä järjestelyä.

Kaista I: n keskellä on tumma ja ohut viiva nimeltään Line tai Z Disk.Kunkin kaistan A keskellä on vaaleampi alue, jota kutsutaan Band H: ksi, jaettuna keskellä tummemmalla viivalla nimeltään Line M.

Kahden Z-viivan välissä on kuvattu sarkomeeriksi kutsuttu rakenne, joka on luurankolihaksen toiminnallinen yksikkö. Sarkomeeri koostuu supistuvista myofilamenteista, jotka on järjestetty järjestetyllä tavalla nauhoille A, H ja hemi-bändille I molemmissa päissä.

I-nauhat sisältävät vain ohuita filamenteja, A-kaista sisältää paksuja filamenteja, jotka ovat toisiinsa kietoutuneet hienoilla filamenteilla, ja H-kaista sisältää vain paksuja filamentteja.

Kuinka lihakuidut on järjestetty sarkomereihin?

Sekä paksut että ohuet lihaskuidut voidaan nähdä tutkimalla luuranko-lihasnäytettä elektronimikroskoopilla. Näiden sanotaan "integroivan" tai "kietoutuvan" toisiinsa peräkkäin, järjestettynä ja rinnakkain.

Ohuet filamentit ovat peräisin Z-levyistä ja ulottuvat molemmilta puolilta vastakkaiseen suuntaan ja kohti kunkin viereisen sarkomeerin keskustaa. Sarkomeerin kummassakin päässä olevista Z-levyistä rentoutuneessa lihaksessa aktiini kulkee H-kaistaleen alkuun molemmilla puolilla.

Siten rentoutuneen luurankolihaksen lihaskuiduissa paksut myofilamentit vievät keskialueen, joka muodostaa tummat nauhat tai A-nauhat; ja ohuet filamentit ulottuvat sarkomeerin molemmille puolille saavuttamatta sen keskustaa.

Poikkileikkauksessa alueella, jolla paksut ja ohuet filamentit menevät päällekkäin, voidaan havaita kuusikulmainen kuvio, joka sisältää paksu filamentti keskellä ja kuusi ohutta filamenttia, jotka ympäröivät sitä ja jotka sijaitsevat kuusikulmion kummallakin reunalla.

Tämä myofilamenttien organisointi sarkomeerissä säilyy proteiinisarjan funktiona, joka liittyy myofilamenteihin ja jolla on rakenteellisia toimintoja, joista voidaan tuoda esiin titiini, alfa-aktiini, nebuliini, myomesiini ja proteiini C..

Supistumismekanismi

Kun asetyylikoliini (välittäjäaine) vapautuu neuromuskulaariselle levylle stimuloimalla motorista neuronia, lihaskuitu kiihtyy ja sarkoplasmisen retikulumin jännitteelliset kalsiumkanavat avautuvat.

Kalsium sitoutuu troponiini C: hen, mikä johtaa konformatiiviseen muutokseen tropomyosiinissa, paljastaen aktiinin aktiiviset kohdat ja aloittaen siten supistumisen. Kun kalsiumtasot laskevat, tropomysiini palaa alkuasentoonsa ja supistuminen lakkaa.

Aktiinia sitovien kohtien altistaminen myosiinille antaa molemmille proteiineille sitoutua ja myosiinille työntää aktiinia kohti sarkomeerin keskustaa, liukuen myosiinin yli.

Lihasten supistumisen aikana jokaisen sarkomeerin Z-viivat lähestyvät keskustaa, lähestyvät M-viivaa, lisäävät aktiinin ja myosiinin välistä integroitumista ja pienentävät I- ja H-vyöhykkeiden kokoa. Lyhenemisaste riippuu summauksesta kutakin supistetun lihaksen sarkomeerin lyhenemistä.

Viitteet

1. Berne, R., & Levy, M. (1990). Fysiologia. Mosby; Kansainvälinen painos.
2. Fox, SI (2006). Ihmisen fysiologia (9. painos). New York, USA: McGraw-Hill Press.
3. Gartner, L., & Hiatt, J. (2002). Histologisen tekstin atlas (2. painos). Mexico DF: McGraw-Hill Interamericana Editores.
4. Murray, R., Bender, D., Botham, K., Kennelly, P., Rodwell, V., & Weil, P. (2009). Harperin kuvattu biokemia (28. painos). McGraw-Hill Medical.
5. Rawn, JD (1998). Biokemia. Burlington, Massachusetts: Neil Patterson Publishers.
6. Ross, M., ja Pawlina, W. (2006). Histologia. Teksti ja atlas korreloidulla solu- ja molekyylibiologialla (5. painos). Lippincott Williams & Wilkins.
7. West, J. (1998). Lääketieteellisen käytännön fysiologiset perusteet (12. painos). Mexico DF: Toimittaja Médica Panamericana.