САРКОМЕР: СТРУКТУРА ТА ЧАСТИНИ, ФУНКЦІЇ ТА ГІСТОЛОГІЯ - АНАТОМІЯ ТА ФІЗІОЛОГІЯ

Саркомера є основною функціональною одиницею скелетного м'яза, тобто, скелетної і серцевого м'яза. Скелетна мускулатура - це тип м’яза, який використовується у добровільному русі, а серцевий м’яз - м'яз, що входить до складу серця.

Говорячи про те, що саркомер є функціональною одиницею, означає, що всі компоненти, необхідні для скорочення, містяться в кожному саркомере. Насправді скелетний м’яз складається з мільйонів крихітних саркомерів, які індивідуально вкорочуються при кожному скороченні м’язів.

Мікрографія саркомеру (вгорі) та його зображення (знизу)

У цьому полягає головна мета саркомеру. Саркомери здатні ініціювати великі рухи, укладаючись унісон. Його унікальна структура дозволяє цим маленьким підрозділам координувати скорочення м’язів.

Насправді скорочувальні властивості м’язів є визначальною характеристикою тварин, оскільки рух тварин надзвичайно плавний і складний. Локомоція вимагає зміни довжини м’яза в міру його згинання, що вимагає молекулярної структури, яка дозволяє м’язу скорочуватися.

Будова та частини

Якщо тканину скелетної м’язи оглядати уважно, спостерігається смугаста поява, яка називається стриптизмом. Ці "смужки" являють собою візерунок чергуються смуг, світлих і темних, що відповідають різним білковим ниткам. Тобто ці смужки складаються з переплетених білкових волокон, які складають кожен саркомер.

Міофібрили

М'язові волокна складаються з сотень до тисяч скорочуючих органел, які називаються міофібрилами; Ці міофібрили розташовані паралельно, утворюючи м’язову тканину. Однак самі міофібрили є по суті полімерами, тобто повторюючими одиницями саркомерів.

Міофібрили - це довгі волокнисті структури і складаються з двох видів білкових ниток, які укладаються один на одного.

Міозин і актин

Міозин - це товста клітковина з кулястою головкою, а актин - тонша нитка, яка взаємодіє з міозином в процесі скорочення м’язів.

Дана міофібрила містить приблизно 10000 саркомерів, кожен з яких має довжину приблизно 3 мкм. Хоча кожен саркомер невеликий, кілька агрегованих саркомерів охоплюють довжину м’язового волокна.

Міофіламенти

Кожен саркомер складається з товстих і тонких пучків згаданих вище білків, які разом називаються міофіламентами.

Збільшуючи частину міофіламентів, можна ідентифікувати молекули, що їх складають. Товсті нитки виготовлені з міозину, а тонкі нитки - з актину.

Актин і міозин - скоротливі білки, які викликають скорочення м’язів при взаємодії один з одним. Крім того, тонкі нитки містять інші білки з регуляторною функцією, які називаються тропоніном і тропоміозином, які регулюють взаємодію між скоротливими білками.

Особливості

Основна функція саркомеру - дозволити м'язовій клітині скорочуватися. Для цього саркомер повинен скорочуватися у відповідь на нервовий імпульс.

Товсті і тонкі нитки не вкорочуються, а натомість ковзають навколо один одного, внаслідок чого саркомер скорочується, а нитки залишаються однакової довжини. Цей процес відомий як модель ковзаючої нитки ковзання ниток.

Ковзання нитки породжує м’язову напругу, що, безперечно, є головним внеском саркомеру. Ця дія надає м’язам фізичну силу.

Швидка аналогія цьому - це те, як довгу драбину можна розширити або скласти залежно від наших потреб, не фізично скорочуючи її металеві частини.

Залучення міозину

На щастя, недавні дослідження пропонують гарне уявлення про те, як працює ця ковзання. Теорія ковзаючої нитки була модифікована, щоб включати те, як міозин здатний тягнути актин, щоб скоротити довжину саркомеру.

У цій теорії кульова головка міозину розташована близько до актину в зоні, званій області S1. Цей регіон багатий шарнірними сегментами, які можуть зігнутися і тим самим полегшити скорочення.

Згинання S1 може бути ключем до розуміння того, як міозин здатний «ходити» вздовж ниток актину. Це здійснюється циклическим фрагментом міозину S1, його скороченням і остаточним вивільненням.

Союз міозину та актиби

Коли міозин і актин з'єднуються разом, вони утворюють розширення, які називаються "перехрестними мостами". Ці поперечні мости можуть утворюватися і порушуватися за наявності (або відсутності) АТФ, яка є енергетичною молекулою, яка робить можливим скорочення.

Коли АТФ зв'язується з актиновою ниткою, він переміщує її у положення, яке виявляє міозин-зв'язуючий ділянку. Це дозволяє кулеподібній головці міозину зв’язуватися з цією ділянкою, утворюючи поперечний міст.

Цей союз викликає дисоціацію фосфатної групи АТФ, і, таким чином, міозин починає свою функцію. Потім міозин переходить у стан нижчої енергії, де саркомер може скорочуватися.

Щоб зламати поперечний міст і дозволити міозину зв'язатись, щоб актинуватися знову в наступному циклі, необхідне зв'язування іншої молекули АТФ з міозином. Тобто молекула АТФ необхідна як для скорочення, так і для розслаблення.

Гістологія

Гістологічні розрізи м’язи показують анатомічні особливості саркомерів. Товсті нитки, складені з міозину, видно і представлені у вигляді смуги A саркомеру.

Тонкі нитки, складені з актину, зв'язуються з білком Z-диска (або Z-лінії), який називається альфа-актиніном, і присутні по всій довжині I-смуги та частини А-діапазону.

Область, де товсті та тонкі нитки перекриваються, має щільний вигляд, оскільки між нитками мало місця. Ця область, де перекриваються тонкі і товсті нитки, дуже важлива для скорочення м’язів, оскільки це місце, де починається рух нитки.

Тонкі нитки повністю не поширюються на смуги А, залишаючи центральну область смуги А, яка містить лише товсті нитки. Ця центральна область діапазону A здається трохи світлішою, ніж решта смуги A, і називається зоною H.

У центрі зони Н розташована вертикальна лінія, що називається лінією М, де білки аксесуарів утримують товсті нитки разом.

Нижче наведені основні компоненти гістології саркомеру:

Діапазон А

Густа нитчаста зона, що складається з білків міозину.

Зона Н

Центральна зона А-зони, без перекриття білків актину, коли м'язи розслаблені.

Гурт I

Тонка нитчаста зона, що складається з білків актину (без міозину).

Z диски

Вони являють собою межі між сусідніми саркомерами, складеними білками, що зв'язують актин, перпендикулярними саркомеру.

Рядок М

Центральна зона, утворена додатковими білками. Вони розташовані в центрі товстої міозинової нитки, перпендикулярної саркомеру.

Як вже згадувалося раніше, скорочення відбувається, коли товсті нитки ковзають по тонких нитках в швидкій послідовності, щоб скоротити міофібрили. Однак важливою відмінністю слід пам’ятати, що самі міофіламенти не стискаються; саме ковзаюча дія дає їм свою силу скоротити або подовжити.

Список літератури

Кларк, М. (2004). Розсувна нитка на 50. Природа, 429 (6988), 145.
Хейл, Т. (2004) Фізіологія вправ: тематичний підхід (1-е видання). Вілі
Rhoades, R. & Bell, D. (2013). Медична фізіологія: принципи клінічної медицини (4-е видання). Lippincott Williams & Wilkins.
Спудич, JA (2001). Модель міозинового поперечного моста. Огляди природи Молекулярна клітинна біологія, 2 (5), 387–392.
Тібодо, П. (2013). Анатомія та фізіологія (8- ^{е місце} ). Mosby, Inc.
Tortora, G. & Derrickson, B. (2012). Принципи анатомії та фізіології (13-е видання). John Wiley & Sons Inc.

САРКОМЕР: СТРУКТУРА ТА ЧАСТИНИ, ФУНКЦІЇ ТА ГІСТОЛОГІЯ - АНАТОМІЯ ТА ФІЗІОЛОГІЯ - 2025