SARCOMERE: STRUKTURA A ČÁSTI, FUNKCE A HISTOLOGIE - ANATOMIE A FYZIOLOGIE - 2025

Sarkomera je základní funkční jednotka kosterního svalu, který je, kosterního a srdečního svalu. Kosterní sval je typem svalu, který se používá při dobrovolném pohybu, a srdeční sval je sval, který je součástí srdce.

Řeknutí, že sarkom je funkční jednotkou, znamená, že všechny komponenty nezbytné pro kontrakci jsou obsaženy v každém sarkomeru. Skeletální sval je ve skutečnosti tvořen miliony malých sarkomů, které se jednotlivě zkracují s každou svalovou kontrakcí.

Mikrograf sarkomeru (nahoře) a jeho zobrazení (dole)

Zde leží hlavní účel sarkomery. Sarcomerové jsou schopni zahájit velké pohyby tím, že se najednou uzavírají. Jeho jedinečná struktura umožňuje těmto malým jednotkám koordinovat kontrakce svalů.

Ve skutečnosti jsou kontraktilní vlastnosti svalů určující vlastností zvířat, protože pohyb zvířat je pozoruhodně hladký a složitý. Locomotion vyžaduje změnu délky svalu, jak se ohýbá, což vyžaduje molekulární strukturu, která umožňuje svalu zkrátit.

Struktura a části

Pokud je tkáň kosterního svalstva pečlivě vyšetřena, je pozorován pruhovaný vzhled zvaný pruh. Tyto "proužky" představují vzor střídavých pásů, světlých a tmavých, odpovídajících různým proteinovým vláknům. To znamená, že tyto pruhy jsou tvořeny propletenými proteinovými vlákny, které tvoří každou sarkomeru.

Myofibrily

Svalová vlákna jsou tvořena stovkami až tisíci kontraktilních organel zvaných myofibrily; Tyto myofibrily jsou uspořádány paralelně a vytvářejí svalovou tkáň. Samotné myofibrily jsou však v podstatě polymery, tj. Opakující se jednotky sarkomů.

Myofibrily jsou dlouhé, vláknité struktury a jsou vyrobeny ze dvou typů proteinových filamentů, které jsou naskládány na sebe.

Myosin a aktin

Myosin je silné vlákno s kulovitou hlavou a aktin je tenčí vlákno, které během procesu svalové kontrakce interaguje s myosinem.

Daný myofibril obsahuje přibližně 10 000 sarcomerů, z nichž každý má délku přibližně 3 mikrony. Ačkoli je každý sarkomér malý, několik agregovaných sarkomů překlenuje délku svalové vlákniny.

Myofilamenty

Každý sarkomér se skládá z tlustých a tenkých svazků výše uvedených proteinů, které se společně nazývají myofilamenty.

Zvětšením části myofilamentů lze identifikovat molekuly, které je tvoří. Silná vlákna jsou vyrobena z myosinu, zatímco jemná vlákna jsou vyrobena z aktinu.

Actin a myosin jsou kontraktilní proteiny, které způsobují zkrácení svalů, když spolu vzájemně reagují. Kromě toho tenká vlákna obsahují další proteiny s regulační funkcí zvané troponin a tropomyosin, které regulují interakci mezi kontraktilními proteiny.

Funkce

Hlavní funkcí sarkomery je umožnit svalové buňce stahovat se. Aby to bylo možné, musí se sarkomera v reakci na nervový impulz zkrátit.

Silná a tenká vlákna se nezkracují, nýbrž se místo sebe klouže kolem sebe, což způsobuje zkrácení sarkomeru, zatímco vlákna zůstávají stejná délka. Tento proces je známý jako model svalové kontrakce s kluzným vláknem.

Klouzání vlákna vytváří svalové napětí, což je nepochybně hlavní příspěvek sarkomery. Tato akce dává svalům jejich fyzickou sílu.

Rychlou analogií je způsob, jak lze dlouhý žebřík v závislosti na našich potřebách prodloužit nebo složit bez fyzického zkrácení jeho kovových částí.

Zapojení myosinu

Naštěstí nedávný výzkum nabízí dobrou představu o tom, jak tento doklad funguje. Teorie kluzného vlákna byla upravena tak, aby zahrnovala to, jak je myosin schopen tahat aktinu a zkrátit délku sarkomeru.

V této teorii je kulová hlava myosinu umístěna blízko aktinu v oblasti zvané region S1. Tato oblast je bohatá na sklopné segmenty, které se mohou ohýbat a tím usnadňovat kontrakci.

Ohýbání S1 může být klíčem k pochopení toho, jak je myosin schopen „chodit“ po aktinových vláknech. Toho je dosaženo cyklizací fragmentu myosinu S1, jeho kontrakcí a jeho konečným uvolněním.

Spojení myosinu a actiba

Když se myosin a aktin spojí, vytvoří rozšíření nazývaná „křížové mosty“. Tyto příčné můstky mohou být vytvořeny a zlomeny v přítomnosti (nebo nepřítomnosti) ATP, což je energetická molekula, která umožňuje kontrakci.

Když se ATP váže na aktinové vlákno, přesune jej do polohy, která vystavuje jeho vazebné místo pro myosin. To umožňuje, aby se kulovitá hlava myosinu navázala na toto místo a vytvořila příčný můstek.

Tato unie způsobuje disociaci fosfátové skupiny ATP, a myosin tedy začíná svou funkci. Myosin poté vstoupí do stavu nižší energie, kde se sarkomera může zkrátit.

Pro přerušení můstku a umožnění vazby myosinu k aktinu v dalším cyklu je nezbytná vazba další molekuly ATP k myosinu. To znamená, že molekula ATP je nezbytná pro kontrakci i relaxaci.

Histologie

Histologické řezy svalu ukazují anatomické rysy sarkomů. Hustá vlákna, složená z myosinu, jsou viditelná a jsou představována jako pás saromery A.

Tenká vlákna, tvořená aktinem, se vážou k proteinu na Z disku (nebo Z linii) zvanému alfa-aktinin a jsou přítomna po celé délce pásma I a části pásma A.

Oblast, ve které se silná a tenká vlákna překrývají, má hustý vzhled, protože mezi vlákny existuje jen malý prostor. Tato oblast, kde se tenká a silná vlákna překrývají, je velmi důležitá pro svalovou kontrakci, protože je to místo, kde začíná pohyb vlákna.

Tenká vlákna nekončí úplně do pásů A a zanechávají středovou oblast pásu A, která obsahuje pouze tlustá vlákna. Tato centrální oblast pásma A se jeví o něco lehčí než zbytek pásma A a nazývá se zóna H.

Střed H zóny má svislou čáru nazývanou M čára, kde pomocné proteiny drží silná vlákna pohromadě.

Hlavní složky histologie sarkomery jsou shrnuty níže:

Kapela A

Silná vláknitá zóna složená z myosinových proteinů.

Zóna H

Centrální pásmo A-pásma bez překrývání aktinových proteinů, když je sval uvolněný.

Kapela I

Tenká vláknitá zóna, složená z aktinových proteinů (bez myosinu).

Z disky

Jsou to hranice mezi sousedními sarkomery, tvořenými proteiny vázajícími aktin, kolmými na sarkomery.

Řádek M

Centrální zóna tvořená pomocnými proteiny. Jsou umístěny ve středu silného myosinového vlákna, kolmo na sarkomeru.

Jak již bylo zmíněno dříve, ke kontrakci dochází, když se silná vlákna klouže po tenkých vláknech v rychlém sledu za účelem zkrácení myofibril. Zásadní rozdíl, který je třeba mít na paměti, je, že samotné myofilamenty se nesnižují; je to posuvná akce, která jim dává sílu zkrátit se nebo prodloužit.

Reference

1. Clarke, M. (2004). Posuvné vlákno při 50. Nature, 429 (6988), 145.
2. Hale, T. (2004) Fyziologie cvičení: Tematický přístup (1. vydání). Wiley
3. Rhoades, R. & Bell, D. (2013). Lékařská fyziologie: Principy klinické medicíny (4. vydání). Lippincott Williams & Wilkins.
4. Spudich, JA (2001). Myosinový výkyvný křížový model. Nature Reviews Molecular Cell Biology, 2 (5), 387–392.
5. Thibodeau, P. (2013). Anatomie a Phisiology (8 ^th). Mosby, Inc.
6. Tortora, G. & Derrickson, B. (2012). Základy anatomie a fyziologie (13. vydání). John Wiley & Sons Inc.