Miofibrili in sarkomere

Citoplazemsko tekočino v mišičnih celicah večinoma zasedajo miofibrili, ki so kontraktilna komponenta.

Vsako mišično vlakno je sestavljeno iz približno 1000 miofibrilov, obdanih s sarkoplazmatskim retikulumom; miofibrili se raztezajo po celotni dolžini vlakna in so organizirani v dolge vzdolžne snope.

Debelina vsakega miofibrila je med 0,5 in 2 µm za dolžino od 10 do 100 mikronov (1 mikron = 1/1000 mm.).

Kot je bilo pričakovano, so miofibrili obdani s sarkoplazmatskim retikulumom, zapletenim sistemom veziklov in tubulov, ki povzročajo sarkotubularni sistem. Namen te strukture je kopičenje kalcija, ki je potreben za krčenje.

Vse bolj se premikamo v mikroskopsko in odkrivamo, da so miofibrili sami sestavljeni iz vzporednih miofilamentov, ki sta dve vrsti: debeli in tanki.Opazimo lahko tudi značilno črto vzdolž glavne osi miofibrile zaradi rednega menjavanja svetlih in temnih pasov.

Temne pasove imenujemo pasovi ali diski A
Svetlobni pasovi se imenujejo I pasovi
Vsak I pas je razdeljen na dva s črto Z
Vsak pas A je razdeljen na dva s trakom, imenovanim H, nameščenim v njegovem osrednjem delu.

Odsek miofibrila med dvema sosednjima linijama Z

(1/2 pas I + pas A + 1/2 pas I)

prevzame ime SARCOMERO

Sarkomer je strukturna in funkcionalna enota miofibrile, torej najmanjša enota mišice, ki se lahko krči.

Znotraj enojne miofibrile si različni sarkomeri sledijo drug za drugim, kot da tvorijo visok sklop valjev. Poleg tega so vlakna razporejena vzporedno, tako da so ustrezni sarkomeri poravnani. Z drugimi besedami, zraven črte Z miofibrila vedno obstaja linija Z sosednjega miofibrila; ta simetrija pomeni, da je celotno mišično vlakno videti prečno progasto.

Miofilamenti

Če gledamo pod elektronskim mikroskopom, se zdi, da je vsaka sarkomera sestavljena iz snopa filamentov, razporejenih vzdolžno in vzporedno med seboj. Sestavine teh miofilamentov sta dva proteina, imenovana aktin in miozin.

V središču vsakega sarkomera je približno tisoč debelih filamentov, sestavljenih iz miozina. Te beljakovinske molekule na svojih koncih vzpostavljajo odnose s tankimi filamenti, sestavljenimi iz "drugega proteina", aktina.

V celici skeletnih mišičnih vlaken so ti kontraktilni elementi (debeli in tanki filamenti) postavljeni v register in so delno medsebojno porazdeljeni (prekrivajo se).

Snop debelih (miozinskih) filamentov se nahaja v središču sarkomere in tvori pas A;
Snop tankih filamentov, sestavljenih iz aktina, se nahaja na polih sarkomere in sestavljata dva polpasa I, ki segata do diskov Z.

Ta kompleksna struktura je osnova krčenja mišic, ki jo omogoča drsenje tankih filamentov po debelih.

Med krčenjem se sarkomera skrajša zaradi približevanja dveh filamentov Z:

medtem ko dolžina filamentov in pasu A ostane nespremenjena, se zmanjšata trak I in pas H.

Posploševanje pojava določa skrajšanje miofibrilov, mišičnih vlaken, fasciklov in celotne mišice. Zanimivo je, da lahko vsak sarkomer v mirovanju skrajša do največ 50% svoje dolžine.

Med krčenjem mišic se aktomiozinski mostovi nenehno tvorijo in raztapljajo, dokler je na voljo zadostna količina kalcijevih ionov in ATP; ta vidik bomo bolje obravnavali v naslednjem članku.

NAPETOST, KI JIH RAZVIJA MIŠIČNO VLAKNO, JE "NEPOSREDNO sorazmerna s številom križnih mostov, ki nastanejo med debelimi in tankimi filmi.

Posledično preveč raztegnjena ali preveč skrčena mišica razvije manj moči kot mišica, ki se skrči z optimalno stopnjo raztezanja.

Razmerje med dolžino in napetostjo pri krčenju mišic. Na sliki je prikazana napetost, ki jo povzroči mišica glede na njeno dolžino pred začetkom vaje / krčenje mišice. Osredotočimo se na krivuljo aktivne sile (krčenje mišic), pri čemer izpustimo rdečo, ki se nanaša na skupno moč in modro 1. glede na pasivno silo (zaradi nekontraktilnih komponent sarkomere - konektin / titin); zlasti po trendu krivulje, ki se nanaša na aktivno silo, ugotavljamo, da:

A) ni aktivne sile, ker ni stika med glavami miozina in aktinom
Med A) in B): obstaja linearno povečanje aktivne sile zaradi povečanja mest vezave aktina za miozinske glave
Med B) in C): aktivna sila doseže največji vrh in ostane relativno stabilna; v tej fazi so pravzaprav vse glave miozina vezane na aktin
Med C) in D): aktivna sila se začne zmanjševati, saj prekrivanje aktinskih verig zmanjšuje vezna mesta, ki so na voljo za miozinske glave
E): ko miozin trči z diskom Z, ni aktivne sile, saj so vse glave miozina pritrjene na aktin; poleg tega se miozin stisne na diske Z in deluje kot vzmet, ki nasprotuje krčenju s silo, ki je sorazmerna s stopnja stiskanja (torej skrajšanja mišic)