SARCOMERE: SZERKEZET ÉS RÉSZEK, FUNKCIÓK ÉS SZÖVETTAN - ANATÓMIA ÉS FIZIOLÓGIA - 2025

A sarkomer a vázizom, azaz a váz- és szívizom alapvető funkcionális egysége. A vázizom az izom típusa, amelyet önként használnak, a szívizom pedig az izom, amely a szív része.

Ha azt mondjuk, hogy a szarométer a funkcionális egység, akkor azt jelenti, hogy az összes szarkométer tartalmazza az összehúzódáshoz szükséges összes komponenst. Valójában a vázizom több millió apró sarkomerből áll, amelyek az egyes izmok összehúzódásával külön-külön lerövidülnek.

Mikroszkóp egy sarkomer (felül) és annak ábrázolása (alul)

Ebben rejlik a szarométer fő célja. A szarkométerek képesek nagy mozgásokat kezdeményezni, összehangolva. Egyedülálló felépítése lehetővé teszi ezeknek a kis egységeknek az izmok összehúzódásainak koordinálását.

Valójában az izom összehúzódó tulajdonságai meghatározó tulajdonságok az állatok számára, mivel az állatok mozgása rendkívül sima és összetett. A mozgás megváltoztatja az izom hosszát, miközben hajlamos, ehhez olyan molekuláris szerkezetre van szükség, amely lehetővé teszi az izom rövidülését.

Felépítés és alkatrészek

A csontváz izomszöveteinek alapos vizsgálatakor a csíkos megjelenést striának hívják. Ezek a "csíkok" a váltakozó, világos és sötét sávok mintáját képviselik, amelyek a különböző fehérje szálaknak felelnek meg. Vagyis ezeket a csíkokat összefonódó protein szálak alkotják, amelyek alkotják az egyes szarkométereket.

miofibrillumok

Az izomrostok százaktól ezerig összehúzódó organellákból állnak, úgynevezett myofibrill; Ezek a myofibrillák párhuzamosan vannak elrendezve, hogy izomszövet alakuljon ki. Maguk a myofibrillok azonban lényegében polimerek, azaz ismétlődő szarkométerek.

A myofibrillok hosszú, rostos szerkezetűek, és kétféle proteinszálból készülnek, amelyek egymásra vannak rakva.

Miozin és aktin

A miozin egy vastag, gömb alakú fejű rost, az aktin pedig egy vékonyabb szál, amely kölcsönhatásba lép a miozingal az izmok összehúzódása során.

Egy adott myofibril körülbelül 10 000 szaromért tartalmaz, amelyek mindegyike körülbelül 3 mikron hosszú. Bár az egyes szarkométerek kicsik, több aggregált szarkomer átfogja az izomrostok hosszát.

myofilamentumok

Mindegyik szarkométer a fent említett fehérjék vastag és vékony kötegeiből áll, amelyeket együttesen izomszálaknak nevezünk.

A myofilaments egy részének nagyításával meg lehet határozni az azokat alkotó molekulákat. A vastag szálak miozinból, míg a finom szálak aktinból készülnek.

Az aktin és a miozin összehúzódó fehérjék, amelyek kölcsönhatásuk során az izom rövidülését okozza. Ezenkívül a vékony szálak más szabályozó funkciójú fehérjéket is tartalmaznak, úgynevezett troponint és tropomyosint, amelyek szabályozzák a kontraktilis fehérjék közötti kölcsönhatást.

Jellemzők

A szarkométer fő funkciója az, hogy lehetővé tegye az izomsejtek összehúzódását. Ehhez a sarkomernek le kell rövidülnie egy idegimpulzusra adott válaszként.

A vastag és vékony szálak nem rövidülnek, hanem egymás körül csúsznak, aminek következtében a szarkométer rövidül, miközben a szálak azonos hosszúságúak maradnak. Ez a folyamat az izom-összehúzódás filamentummodelljeként ismert.

Az izzószál csúsztatása izomfeszültséget generál, amely kétségtelenül a sarkomer felépítése. Ez a művelet az izmok fizikai erejét adja.

Ennek gyors analógiája az, ahogyan a hosszú létrát igényeink függvényében meghosszabbíthatjuk vagy hajtogathatjuk anélkül, hogy annak fémrészeit fizikailag lerövidítenénk.

Miozin részvétel

Szerencsére a legújabb kutatások jó ötlettel szolgálnak arra, hogyan működik ez a csúszás. A csúszó filamentum elméletét úgy módosították, hogy belefoglalják azt, hogy a miozin hogyan képes az aktinra húzni, hogy lerövidítse a szarométer hosszát.

Ebben az elméletben a miozin gömb alakú feje az aktin közelében helyezkedik el az S1 régiónak nevezett területen. Ez a régió gazdag olyan csuklós szegmensekben, amelyek hajlamosak és ezáltal megkönnyítik a zsugorodást.

Az S1 hajlítása kulcsa lehet annak megértéséhez, hogy a miozin hogyan képes "járni" aktin szálak mentén. Ezt úgy végezzük, hogy a miozin-S1 fragmenst ciklusosítják, összehúzódnak és véglegesen felszabadulnak.

A miozin és az aktiba uniója

Amikor a miozin és az aktin összekapcsolódnak, kiterjesztéseket képeznek "kereszthidaknak". Ezek a hidak kialakíthatók és megszakíthatók ATP jelenlétében (vagy hiányában), amely az energetikai molekula, amely lehetővé teszi a összehúzódást.

Amikor az ATP az aktinszálhoz kötődik, akkor olyan helyzetbe mozgatja, hogy kitárja a miozin-kötő helyét. Ez lehetővé teszi, hogy a miozin gömb alakú feje kötődjön ehhez a helyhez, és így kereszthidat képezzen.

Ez az unió az ATP foszfátcsoportjának disszociációját okozza, és így a miozin elkezdi működését. A miozin ezután alacsonyabb energiájú állapotba lép, ahol a szarkomer lerövidülhet.

A kereszt-híd megszakításához és ahhoz, hogy a miozin a következő ciklusban ismét aktinhoz kötődjön, szükség van egy másik ATP-molekula kötődéséhez a miozinhoz. Vagyis az ATP molekula szükséges mind a összehúzódáshoz, mind a relaxációhoz.

Szövettan

Az izom szövettani metszete a szarkométerek anatómiai tulajdonságait mutatja be. A vastag, miozinból készült szálak láthatóak, és egy szarométer A sávjaként vannak ábrázolva.

Az aktinból készült vékony szálak az Z-korongban (vagy Z vonalban) alfa-aktininnek nevezett fehérjéhez kötődnek, és az I-sáv és az A-sáv egy részének teljes hosszában vannak jelen.

A sűrű megjelenésű, a vastag és vékony szálak átfedésű régió sűrű, mivel a szálak között kevés hely van. Ez a terület, ahol a vékony és vastag szálak átfedésben vannak, nagyon fontos az izmok összehúzódása szempontjából, mivel ez az a hely, ahol a rost mozgása megkezdődik.

A vékony szálak nem terjednek ki teljesen az A sávokba, így az A sávnak egy olyan központi része marad, amely csak vastag szálakat tartalmaz. Az A sávnak ez a középső része kissé világosabb, mint az A sáv többi része, és H zónának nevezzük.

A H zóna közepén egy M vonalnak nevezett függőleges vonal van, ahol a kiegészítő fehérjék együtt tartják a vastag szálakat.

Az alábbiakban összefoglaljuk a szarométer szövettanának fő alkotóelemeit:

A sáv

Vastag filamentumos zóna, miozinfehérjékből áll.

H zóna

Központi A-sáv, az aktinfehérjék átfedése nélkül, amikor az izmok ellazulnak.

I. Zenekar

Vékony filamentumos zóna, aktin fehérjékből áll (miozin nélkül).

Z lemezek

Ezek a határok a szomszédos szarkométerek között, amelyeket a szarko-merre merőleges aktint kötő fehérjék alkotnak.

M vonal

Kiegészítő fehérjék által kialakított központi zóna. Ezek a vastag miozinszál közepén helyezkednek el, merőlegesen a sarkomerre.

Mint korábban említettük, összehúzódás akkor következik be, amikor a vastag szálak gyorsan egymás után csúsznak a vékony szálak mentén, hogy rövidebbé váljanak a miofibrillák. Fontos különbség, hogy emlékezzünk arra, hogy maguk a csontok nem zsugorodnak; a csúszó művelet ad nekik hatalmat a rövidítéshez vagy meghosszabbításhoz.

Irodalom

1. Clarke, M. (2004). A csúszószál 50 ° C-on. Nature, 429 (6988), 145.
2. Hale, T. (2004) Gyakorlati élettan: tematikus megközelítés (1. kiadás). Wiley
3. Rhoades, R. és Bell, D. (2013). Orvosi élettan: A klinikai orvoslás alapelvei (4. kiadás). Lippincott Williams & Wilkins.
4. Spudich, JA (2001). A miozin lengő kereszt-híd modell. Nature Reviews Molecular Cell Biology, 2 (5), 387–392.
5. Thibodeau, P. (2013). Anatómiai és Phisiology (8 ^th). Mosby, Inc.
6. Tortora, G. és Derrickson, B. (2012). Anatómia és élettan alapelvei (13. kiadás). John Wiley & Sons Inc.