САРКОМЕР: СТРОЕНИЕ И ЧАСТИ, ФУНКЦИИ И ГИСТОЛОГИЯ - АНАТОМИЯ И ПСИХОЛОГИЯ - 2024

Саркомера является основной функциональной единицей скелетной мышцы, то есть, скелетной и сердечной мышцы. Скелетная мышца - это тип мышц, которые используются для произвольных движений, а сердечная мышца - это мышца, которая является частью сердца.

Утверждение, что саркомер является функциональной единицей, означает, что все компоненты, необходимые для сокращения, содержатся в каждом саркомере. Фактически, скелетные мышцы состоят из миллионов крошечных саркомеров, которые индивидуально укорачиваются с каждым сокращением мышцы.

Микрофотография саркомера (вверху) и его изображение (внизу)

В этом и заключается основная цель саркомера. Саркомеры способны совершать большие движения, сокращаясь в унисон. Его уникальная структура позволяет этим маленьким устройствам координировать сокращение мышц.

Фактически, сократительные свойства мышц являются определяющей характеристикой животных, поскольку движения животных удивительно плавные и сложные. Передвижение требует изменения длины мышцы по мере ее сгибания, что требует молекулярной структуры, позволяющей сокращаться.

Структура и части

Если внимательно изучить скелетную мышечную ткань, можно увидеть полосатую полосу. Эти «полосы» представляют собой узор из чередующихся полос, светлых и темных, соответствующих различным белковым филаментам. То есть эти полоски состоят из переплетенных между собой белковых волокон, из которых состоит каждый саркомер.

Миофибриллы

Мышечные волокна состоят из сотен и тысяч сократительных органелл, называемых миофибриллами; Эти миофибриллы расположены параллельно, образуя мышечную ткань. Однако сами миофибриллы по сути являются полимерами, то есть повторяющимися звеньями саркомеров.

Миофибриллы - это длинные волокнистые структуры, состоящие из двух типов белковых нитей, наложенных друг на друга.

Миозин и актин

Миозин - это толстое волокно с шаровидной головкой, а актин - более тонкое волокно, которое взаимодействует с миозином в процессе сокращения мышц.

Данная миофибрилла содержит примерно 10 000 саркомеров, каждый из которых имеет длину примерно 3 микрона. Хотя каждый саркомер невелик, несколько агрегированных саркомеров охватывают длину мышечного волокна.

Миофиламенты

Каждый саркомер состоит из толстых и тонких пучков упомянутых выше белков, которые вместе называются миофиламентами.

Увеличивая часть миофиламентов, можно идентифицировать составляющие их молекулы. Толстые волокна состоят из миозина, а тонкие - из актина.

Актин и миозин - это сократительные белки, которые при взаимодействии друг с другом вызывают сокращение мышц. Кроме того, тонкие нити содержат другие белки с регулирующей функцией, называемые тропонином и тропомиозином, которые регулируют взаимодействие между сократительными белками.

Характеристики

Основная функция саркомера - позволить мышечной клетке сокращаться. Для этого саркомер должен укорачиваться в ответ на нервный импульс.

Толстые и тонкие нити не укорачиваются, а вместо этого скользят друг по другу, в результате чего саркомер укорачивается, а нити остаются той же длины. Этот процесс известен как модель мышечного сокращения скользящей нити.

Скольжение нити вызывает мышечное напряжение, что, несомненно, является основным вкладом саркомера. Это действие придает мышцам физическую силу.

Быстрый аналог этого - то, как длинную лестницу можно удлинить или сложить в зависимости от наших потребностей, не укорачивая при этом ее металлические части.

Вовлечение миозина

К счастью, недавние исследования дают хорошее представление о том, как работает этот промах. Теория скользящих филаментов была изменена, чтобы включить в нее то, как миозин может притягивать актин, чтобы сократить длину саркомера.

Согласно этой теории, глобулярная головка миозина расположена рядом с актином в области, называемой областью S1. Эта область богата шарнирными сегментами, которые могут сгибаться и тем самым способствовать сокращению.

Изгиб S1 может быть ключом к пониманию того, как миозин может «ходить» по актиновым филаментам. Это достигается за счет цикла фрагмента миозина S1, его сокращения и его окончательного высвобождения.

Союз миозина и актиба

Когда миозин и актин соединяются вместе, они образуют расширения, называемые «поперечными мостиками». Эти поперечные мостики могут образовываться и разрушаться в присутствии (или отсутствии) АТФ, который является энергетической молекулой, делающей возможным сокращение.

Когда АТФ связывается с актиновым филаментом, он перемещает его в положение, открывающее его сайт связывания миозина. Это позволяет глобулярной головке миозина связываться с этим сайтом, образуя поперечный мостик.

Этот союз заставляет фосфатную группу АТФ диссоциировать, и таким образом миозин начинает свою функцию. Затем миозин переходит в более низкое энергетическое состояние, когда саркомер может укорачиваться.

Чтобы разорвать поперечный мостик и позволить миозину снова связываться с актином в следующем цикле, необходимо связывание другой молекулы АТФ с миозином. То есть молекула АТФ необходима как для сокращения, так и для расслабления.

гистология

Гистологические срезы мышцы показывают анатомические особенности саркомеров. Толстые нити, состоящие из миозина, видны и представлены как полоса А саркомера.

Тонкие нити, состоящие из актина, связываются с белком на Z-диске (или Z-линии), называемым альфа-актинином, и присутствуют по всей длине I-полосы и части A-полосы.

Область, в которой перекрываются толстые и тонкие волокна, выглядит плотно, так как между ними мало места. Эта область, где тонкие и толстые волокна перекрываются, очень важна для сокращения мышц, так как это место, где начинается движение волокна.

Тонкие волокна не полностью переходят в полосы A, оставляя центральную область полосы A, которая содержит только толстые волокна. Эта центральная область полосы A кажется немного светлее, чем остальная часть полосы A, и называется зоной H.

В центре зоны H есть вертикальная линия, называемая линией M, где дополнительные белки удерживают вместе толстые волокна.

Основные компоненты гистологии саркомера кратко изложены ниже:

Группа А

Зона толстых филаментов, состоящая из белков миозина.

Зона H

Центральная зона А-диапазона, без перекрытия белков актина при расслаблении мышц.

Группа I

Зона тонких нитей, состоящая из белков актина (без миозина).

Z диски

Они представляют собой границы между соседними саркомерами, состоящими из актин-связывающих белков, перпендикулярных саркомеру.

Линия M

Центральная зона образована вспомогательными белками. Они расположены в центре толстой миозиновой нити, перпендикулярно саркомеру.

Как упоминалось ранее, сокращение происходит, когда толстые нити быстро скользят по тонким нитям, укорачивая миофибриллы. Однако важно помнить о важном различии: сами миофиламенты не сокращаются; именно скользящее действие дает им возможность укорачивать или удлинять.

Ссылки

1. Кларк, М. (2004). Скользящая нить на 50. Nature, 429 (6988), 145.
2. Хейл, Т. (2004) Физиология упражнений: тематический подход (1-е изд.). Wiley
3. Роудс, Р. и Белл, Д. (2013). Медицинская физиология: принципы клинической медицины (4-е изд.). Липпинкотт Уильямс и Уилкинс.
4. Спудич, JA (2001). Модель качающегося поперечного моста миозина. Nature Reviews Molecular Cell Biology, 2 (5), 387–392.
5. Тибодо, П. (2013). Анатомия и физиология (8- ^{е место} ). Mosby, Inc.
6. Тортора, Г. и Дерриксон, Б. (2012). Принципы анатомии и физиологии (13-е изд.). John Wiley & Sons Inc.