SARCOMERE: RAKENNE JA OSAT, TOIMINNOT JA HISTOLOGIA - ANATOMIA JA FYSIOLOGIA - 2026

Sarkomeerin on olennainen toiminnallinen yksikkö luurankolihasten, että on, luuston ja sydänlihaksen. Luustolihakset ovat vapaaehtoisessa liikkeessä käytettyjä lihaksia, ja sydänlihakset ovat osa sydäntä.

Sanotaan, että sarkomeeri on toiminnallinen yksikkö, tarkoittaa, että kaikki supistumiseen tarvittavat komponentit sisältyvät jokaiseen sarkomeeriin. Itse asiassa luurankolihakset koostuvat miljoonista pienistä sarkomeereistä, jotka lyhenevät erikseen jokaisen lihasten supistumisen yhteydessä.

Mikrokuva sarkomeeristä (ylhäältä) ja sen kuvauksesta (alhaalta)

Tässä on sarkomeerin päätarkoitus. Sarkomeerit kykenevät aloittamaan suuria liikkeitä tekemällä sopimuksia yhdessä. Ainutlaatuisen rakenteensa ansiosta nämä pienet yksiköt voivat koordinoida lihaksien supistuksia.

Itse asiassa lihasten supistuvat ominaisuudet ovat eläimille selkeä ominaisuus, koska eläinten liikkuminen on huomattavan tasaista ja monimutkaista. Liikunta vaatii muutosta lihaksen pituudessa, kun se taipuu, mikä vaatii molekyylirakenteen, joka antaa lihaksen lyhentyä.

Rakenne ja osat

Jos luustolihaskudosta tutkitaan tarkkaan, havaitaan raidallinen ulkonäkö, jota kutsutaan striaatioksi. Nämä "raidat" edustavat vuorottelevien nauhojen mallia, vaaleita ja tummia, jotka vastaavat erilaisia ​​proteiinilankoja. Tämä tarkoittaa, että nämä raidat koostuvat toisiinsa liittyvistä proteiinikuiduista, jotka muodostavat jokaisen sarkomeerin.

myofibrilleissä

Lihaskuidut koostuvat satoista tuhansiin supistuvista organelleista, joita kutsutaan myofibrilliksi; Nämä myofibrillit on järjestetty samansuuntaisesti lihaskudoksen muodostamiseksi. Itse myofibrillit ovat kuitenkin olennaisesti polymeerejä, toisin sanoen sarkomeerien toistuvia yksiköitä.

Myofibrillit ovat pitkiä, kuiturakenteita ja ne on valmistettu kahdentyyppisistä proteiinifilamenteista, jotka on pinottu päällekkäin.

Myosiini ja aktiini

Myosiini on paksu kuitu, jolla on pyöreä pää, ja aktiini on ohuempi filamentti, joka on vuorovaikutuksessa myosiinin kanssa lihasten supistumisprosessin aikana.

Annettu myofibrilli sisältää noin 10 000 sarkomeeria, joista jokainen on noin 3 mikronia pitkä. Vaikka jokainen sarkomeeri on pieni, useat aggregoidut sarkomeerit ulottuvat lihaskuidun pituuteen.

Myofilaments

Jokainen sarkomeeri koostuu paksuista ja ohuista yllä mainittujen proteiinien kimppuista, joita yhdessä kutsutaan myofilamenteiksi.

Laajentamalla osa myofilamenteista voidaan tunnistaa ne muodostavat molekyylit. Paksut filamentit on valmistettu myosiinista, kun taas hienot filamentit ovat aktiinista.

Aktiini ja myosiini ovat supistuvia proteiineja, jotka aiheuttavat lihaksen supistumista, kun ne ovat vuorovaikutuksessa keskenään. Lisäksi ohuet filamentit sisältävät muita proteiineja, joilla on säätelytoiminto, nimeltään troponiini ja tropomyosiini, jotka säätelevät supistuvien proteiinien välistä vuorovaikutusta.

ominaisuudet

Sarkomeerin päätehtävä on antaa lihassoluille supistua. Sitä varten sarkomeerin on lyhennettävä hermosäteen vastauksena.

Paksut ja ohuet filamentit eivät lyhene, vaan liukuvat toistensa ympäri, aiheuttaen sarkomeerin lyhentymisen, kun filamentit pysyvät samanpituisina. Tätä prosessia kutsutaan lihasten supistumisen liukuvaksi filamenttimalliksi.

Hehkulangan liukuminen aiheuttaa lihasjännitystä, mikä on epäilemättä sarkomeerin pääpanos. Tämä toiminta antaa lihaksille fyysisen voimansa.

Nopea analogia tälle on tapa, jolla pitkät tikkaat voidaan pidentää tai taittaa tarpeidemme mukaan, ilman että metallisia osia fyysisesti lyhentämällä.

Myosiinin osallistuminen

Onneksi viimeaikainen tutkimus tarjoaa hyvän kuvan siitä, kuinka tämä liukas toimii. Liukuva filamenttiteoria on muokattu sisällyttämään siihen, kuinka myosiini kykenee vetämään aktiinia sarkomeerin pituuden lyhentämiseksi.

Tässä teoriassa myosiinin globaali pää sijaitsee lähellä aktiinia alueella, jota kutsutaan S1-alueeksi. Tämä alue on rikas saranoiduilla segmenteillä, jotka voivat taipua ja siten helpottaa supistumista.

S1-taivutus voi olla avain ymmärrykseen siitä, kuinka myosiini kykenee "kävelemään" pitkin aktiinifilamentteja. Tämä saadaan aikaan kiertämällä myosin S1-fragmentti, sen supistuminen ja lopullinen vapautuminen.

Mioosiinin ja aktiban yhdistys

Kun myosiini ja aktiini yhdistyvät, ne muodostavat jatkeita, joita kutsutaan "ristisiltoiksi". Nämä ristisillat voidaan muodostaa ja rikkoa ATP: n läsnä ollessa (tai puuttuessa), joka on energinen molekyyli, joka tekee supistumisen mahdolliseksi.

Kun ATP sitoutuu aktiinifilamenttiin, se siirtää sen asemaan, joka paljastaa myosiinin sitoutumiskohdan. Tämä antaa myosiinin globaalin pään sitoutua tähän kohtaan ristisillan muodostamiseksi.

Tämä liitos saa aikaan ATP: n fosfaattiryhmän dissosioitumisen ja siten myosiini aloittaa toimintansa. Myosiini siirtyy sitten alhaisempaan energiatilaan, jossa sarkomeeri voi lyhentyä.

Jotta ristisilta murtuisi ja antaisi myosiinin sitoutua uudelleen aktiiniin seuraavassa syklissä, toisen ATP-molekyylin sitoutuminen myosiiniin on välttämätöntä. Toisin sanoen ATP-molekyyli on välttämätön sekä supistumiselle että rentoutumiselle.

histologia

Lihaksen histologiset leikkeet esittävät sarkomeerien anatomiset piirteet. Myosiinista koostuvat paksut filamentit ovat näkyviä ja ne esitetään sarkomeerin A-nauhana.

Aktiinista koostuvat ohuet filamentit sitoutuvat Z-levyn (tai Z-linjan) proteiiniin, jota kutsutaan alfa-aktiiniiniksi, ja niitä on läsnä koko I-nauhan ja osan A-kaista.

Alue, jolla paksut ja ohuet filamentit limittyvät, on tiheä, koska filamenttien välillä on vähän tilaa. Tämä alue, jossa ohuet ja paksut filamentit menevät päällekkäin, on erittäin tärkeä lihaksen supistumiselle, koska se on kohta, josta filamentin liike alkaa.

Ohuet filamentit eivät ulotu täysin A-nauhoihin, jättäen A-nauhan keskialueen, joka sisältää vain paksuja filamentteja. Tämä kaista A: n keskialue näyttää hieman kevyemmältä kuin muu kaista A, ja sitä kutsutaan vyöhykkeeksi H.

H-vyöhykkeen keskustassa on pystysuora viiva, nimeltään M-viiva, jossa lisäproteiinit pitävät paksut filamentit yhdessä.

Seuraavassa esitetään yhteenveto sarkomeerin histologian pääkomponenteista:

Kaista A

Paksu filamenttivyöhyke, joka koostuu myosiiniproteiineista.

Alue H

Keski-A-vyöhyke, ilman päällekkäisiä aktiiniproteiineja, kun lihakset ovat rentoutuneita.

Yhtye I

Ohut filamenttivyöhyke, joka koostuu aktiiniproteiineista (ilman myosiinia).

Z-levyt

Ne ovat rajoja vierekkäisten sarkomeerien välillä, ja ne koostuvat aktiinia sitovista proteiineista, jotka ovat kohtisuorassa sarkomeeriin nähden.

Rivi M

Lisäproteiinien muodostama keskusvyöhyke. Ne sijaitsevat paksun myosiinilangan keskellä, kohtisuorassa sarkomeeriin nähden.

Kuten aiemmin mainittiin, supistuminen tapahtuu, kun paksut filamentit liukuvat ohuita filamentteja pitkin nopeasti peräkkäin lyhentäen myofibrillejä. Tärkeä ero muistettaessa on kuitenkin se, että lihakuidut eivät itse supistu; liukuva toiminta antaa heille voiman lyhentää tai pidentää.

Viitteet

1. Clarke, M. (2004). Liukuva filamentti 50 ° C: ssa. Nature, 429 (6988), 145.
2. Hale, T. (2004) Liikuntafysiologia: temaattinen lähestymistapa (1. painos). Wiley
3. Rhoades, R. & Bell, D. (2013). Lääketieteellinen fysiologia: Kliinisen lääketieteen periaatteet (4. painos). Lippincott Williams & Wilkins.
4. Spudich, JA (2001). Mioosin heilahteleva siltamalli. Nature Reviews Molecular Cell Biology, 2 (5), 387–392.
5. Thibodeau, P. (2013). Anatomia ja Phisiology (8 ^th). Mosby, Inc.
6. Tortora, G. & Derrickson, B. (2012). Anatomian ja fysiologian periaatteet (13. painos). John Wiley & Sons Inc.