SARCOMÉRA: ŠTRUKTÚRA A ČASTI, FUNKCIE A HISTOLÓGIA - ANATÓMIA A FYZIOLÓGIA - 2026

Sarkomera je základná funkčná jednotka kostrového svalu, ktorý je, kostrového a srdcového svalu. Kostrový sval je typom svalu, ktorý sa používa pri dobrovoľnom pohybe, a srdcový sval je sval, ktorý je súčasťou srdca.

Tvrdenie, že sarkomér je funkčnou jednotkou, znamená, že všetky zložky potrebné na kontrakciu sú obsiahnuté v každom sarkomere. V skutočnosti je kostrový sval tvorený miliónmi malých sarkomérov, ktoré sa jednotlivo skracujú pri každej kontrakcii svalov.

Mikrograf sarkoméru (hore) a jeho zobrazenie (dole)

Tu leží hlavný účel sarkoméry. Sarkoméry sú schopné iniciovať veľké pohyby tým, že sa uzavrú zmluvy jednomyseľne. Jeho jedinečná štruktúra umožňuje týmto malým jednotkám koordinovať kontrakcie svalov.

V skutočnosti sú kontraktilné vlastnosti svalu určujúcou vlastnosťou zvierat, pretože pohyb zvierat je pozoruhodne plynulý a komplexný. Lokomócia vyžaduje zmenu dĺžky svalu pri jeho ohybe, čo vyžaduje molekulárnu štruktúru, ktorá umožňuje svalu skrátiť sa.

Štruktúra a časti

Ak sa tkanivo kostrového svalstva podrobne vyšetrí, pozoruje sa pruhovaný vzhľad nazývaný pruh. Tieto "prúžky" predstavujú vzor striedajúcich sa pásov, svetlých a tmavých, zodpovedajúcich rôznym proteínovým vláknam. To znamená, že tieto prúžky sú vyrobené z prepletených proteínových vlákien, ktoré tvoria každú sarkoméru.

myofibrily

Svalové vlákna tvoria stovky až tisíce kontraktilných organel nazývaných myofibrily; Tieto myofibrily sú usporiadané paralelne, aby vytvorili svalové tkanivo. Samotné myofibrily sú však v podstate polyméry, to znamená opakujúce sa jednotky sarkomérov.

Myofibrily sú dlhé, vláknité štruktúry a sú vyrobené z dvoch typov proteínových vlákien, ktoré sú na seba navrstvené.

Myozín a aktín

Myozín je hrubé vlákno s guľovou hlavou a aktín je tenšie vlákno, ktoré počas procesu svalovej kontrakcie interaguje s myozínom.

Daný myofibril obsahuje približne 10 000 sarkomérov, z ktorých každý má dĺžku približne 3 mikróny. Aj keď je každý sarkomér malý, niekoľko agregovaných sarkomérov prekračuje dĺžku svalového vlákna.

Myofilaments

Každý sarkomér pozostáva z hrubých a tenkých zväzkov proteínov uvedených vyššie, ktoré sa spoločne nazývajú myofilamenty.

Rozšírením časti myofilamentov je možné identifikovať molekuly, ktoré ich tvoria. Husté vlákna sú vyrobené z myozínu, zatiaľ čo jemné vlákna sú vyrobené z aktínu.

Aktín a myozín sú kontraktívne proteíny, ktoré spôsobujú skrátenie svalov, keď vzájomne pôsobia. Tenké vlákna navyše obsahujú ďalšie proteíny s regulačnou funkciou nazývané troponín a tropomyozín, ktoré regulujú interakciu medzi kontraktívnymi proteínmi.

Vlastnosti

Hlavnou funkciou sarkoméry je umožniť kontrakcii svalovej bunky. Aby to bolo možné dosiahnuť, musí sa sarkoméra skrátiť v reakcii na nervový impulz.

Hrubé a tenké vlákna sa nekrátia, ale namiesto toho sa posúvajú okolo seba, čo spôsobuje, že sa sarkomér skracuje, zatiaľ čo vlákna zostávajú rovnako dlhé. Tento proces je známy ako model svalovej kontrakcie s klzným vláknom.

Posúvanie vlákna vytvára svalové napätie, čo je nepochybne hlavným prínosom sarkoméry. Táto akcia dodáva svalom ich fyzickú silu.

Rýchla analógia je spôsob, ako je možné dlhý rebrík podľa našich potrieb predĺžiť alebo zložiť bez fyzického skrátenia jeho kovových častí.

Zapojenie myozínu

Našťastie, nedávny výskum ponúka dobrý nápad o tom, ako tento doklad funguje. Teória klzného vlákna bola upravená tak, aby obsahovala to, ako je myozín schopný ťahať aktín, aby sa skrátila dĺžka sarkoméru.

V tejto teórii sa guľová hlava myozínu nachádza blízko aktínu v oblasti nazývanej oblasť S1. Táto oblasť je bohatá na sklopné segmenty, ktoré sa môžu ohýbať a tým uľahčovať kontrakciu.

Ohyb S1 môže byť kľúčom k pochopeniu toho, ako je myozín schopný "chodiť" po aktínových vláknach. To sa dosiahne cyklizáciou fragmentu myozínu S1, jeho kontrakciou a jeho konečným uvoľnením.

Spojenie myozínu a actiba

Keď sa myozín a aktín spoja, vytvárajú predĺženia nazývané „priečne mosty“. Tieto priečne mostíky sa môžu vytvárať a lámať v prítomnosti (alebo neprítomnosti) ATP, čo je energetická molekula, ktorá umožňuje kontrakciu.

Keď sa ATP viaže na aktínové vlákno, posúva ho do polohy, ktorá odhaľuje jeho väzbové miesto pre myozín. To umožňuje guľovitej hlave myozínu viazať sa na toto miesto a vytvárať priečny most.

Táto únia spôsobuje disociáciu fosfátovej skupiny ATP, a tak myozín začína svoju funkciu. Myozín potom vstúpi do stavu nižšej energie, kde sa sarkomér môže skrátiť.

Na prerušenie premostenia a umožnenie väzby myozínu na aktín v nasledujúcom cykle je nevyhnutná väzba inej molekuly ATP na myozín. To znamená, že molekula ATP je potrebná na kontrakciu aj relaxáciu.

histológia

Histologické rezy svalu ukazujú anatomické rysy sarkomérov. Husté vlákna, zložené z myozínu, sú viditeľné a sú znázornené ako pás S sarkoméru.

Tenké vlákna, vyrobené z aktínu, sa viažu na proteín na Z disku (alebo na línii Z), ktorý sa nazýva alfa-aktinín, a sú prítomné po celej dĺžke pásma I a časti pásma A.

Oblasť, v ktorej sa prekrývajú silné a tenké vlákna, má hustý vzhľad, pretože medzi vláknami je malý priestor. Táto oblasť, kde sa tenké a hrubé vlákna prekrývajú, je veľmi dôležitá pre kontrakciu svalov, pretože je to miesto, kde sa začína pohyb vlákna.

Tenké vlákna nekončia úplne do pásov A a zanechávajú strednú oblasť pásika A, ktorá obsahuje iba hrubé vlákna. Táto stredná oblasť pásma A sa javí o niečo ľahšia ako zvyšok pásma A a nazýva sa zóna H.

Stred H zóny má zvislú čiaru nazývanú M čiara, kde pomocné proteíny držia silné vlákna pohromade.

Hlavné komponenty histológie sarkoméry sú zhrnuté nižšie:

Skupina A

Hrubá vláknitá zóna zložená z proteínov myozínu.

Zóna H

Zóna centrálneho pásma A bez prekrývajúcich sa aktínových proteínov, keď je sval uvoľnený.

Band I

Tenká vláknitá zóna, zložená z aktínových proteínov (bez myozínu).

Z disky

Sú hranicami medzi susednými sarkomérmi, tvorenými aktín-viažucimi proteínmi kolmými na sarkoméru.

Riadok M

Centrálna zóna tvorená doplnkovými proteínmi. Sú umiestnené v strede hrubého myozínového vlákna kolmo na sarkoméru.

Ako už bolo uvedené vyššie, kontrakcia nastáva, keď sa hrubé vlákna kĺzajú pozdĺž tenkých vlákien v rýchlom slede, aby sa skrátili myofibrily. Rozhodujúcim rozdielom je však pamätať na to, že samotné vlákna sa nezmršťujú; je to klzná akcia, ktorá im dáva silu skracovať sa alebo predlžovať.

Referencie

1. Clarke, M. (2004). Klzné vlákno pri 50. Nature, 429 (6988), 145.
2. Hale, T. (2004) Fyziológia cvičenia: Tematický prístup (1. vydanie). Wiley
3. Rhoades, R. & Bell, D. (2013). Lekárska fyziológia: Zásady klinickej medicíny (4. vydanie). Lippincott Williams & Wilkins.
4. Spudich, JA (2001). Myosínový výkyvný krížový model. Nature Reviews Molecular Cell Biology, 2 (5), 387–392.
5. Thibodeau, P. (2013). Anatómia a Phisiology (8 ^th ). Mosby, Inc.
6. Tortora, G. & Derrickson, B. (2012). Zásady anatómie a fyziológie (13. vydanie). John Wiley & Sons Inc.