SARCOMERE: STRUCTURĂ ȘI PĂRȚI, FUNCȚII ȘI HISTOLOGIE - ANATOMIE ȘI FIZIOLOGIE - 2025

Un sarcomere este unitatea funcțională fundamentală a mușchiului scheletului, adică a mușchiului scheletic și cardiac. Mușchiul scheletului este tipul de mușchi care este utilizat în mișcarea voluntară, iar mușchiul cardiac este mușchiul care face parte din inimă.

A spune că sarcomerul este unitatea funcțională înseamnă că toate componentele necesare contracției sunt conținute în fiecare sarcomer. De fapt, mușchiul scheletului este format din milioane de sarcomere minuscule care se scurtează individual cu fiecare contracție musculară.

Micrografie a unui sarcomer (partea de sus) și reprezentarea acestuia (partea de jos)

Aici se află principalul scop al sarcomerei. Sarcomerele sunt capabile să inițieze mișcări mari prin contractarea la unison. Structura sa unică permite acestor mici unități să coordoneze contracțiile mușchilor.

De fapt, proprietățile contractile ale mușchiului sunt o caracteristică definitorie a animalelor, deoarece mișcarea animalelor este remarcabil de netedă și complexă. Locomoția necesită o modificare a lungimii mușchiului pe măsură ce se flexează, ceea ce necesită o structură moleculară care să permită scurtarea mușchilor.

Structura și piesele

Dacă țesutul mușchiului scheletului este examinat îndeaproape, se observă un aspect în dungi numit striație. Aceste „dungi” reprezintă un model de benzi alternante, luminoase și întunecate, corespunzând diferitelor filamente proteice. Adică aceste dungi sunt alcătuite din fibre proteice împletite care alcătuiesc fiecare sarcomere.

myofibrils

Fibrele musculare sunt formate din sute până la mii de organele contractile numite miofibrilele; Aceste miofibrilele sunt aranjate în paralel pentru a forma țesut muscular. Cu toate acestea, micofibrilele în sine sunt în esență polimeri, adică repetând unități de sarcomere.

Miofibrilele sunt structuri fibroase lungi și sunt formate din două tipuri de filamente proteice care sunt stivuite una peste alta.

Miozină și actină

Miozina este o fibră groasă cu un cap globular, iar actina este un filament mai subțire care interacționează cu miozina în timpul procesului de contracție musculară.

Un micofibril dat conține aproximativ 10.000 sarcomere, fiecare având lungimea de aproximativ 3 microni. Deși fiecare sarcomere este mic, mai multe sarcomere agregate acoperă lungimea fibrei musculare.

Myofilaments

Fiecare sarcomere este format din mănunchiuri groase și subțiri de proteine ​​menționate mai sus, care împreună se numesc miofilamente.

Prin mărirea unei porțiuni de miofilamente, moleculele care le compun pot fi identificate. Filamentele groase sunt făcute din miozină, în timp ce filamentele fine sunt realizate din actină.

Actina și miozina sunt proteine ​​contractile care provoacă scurtarea mușchilor atunci când interacționează între ele. În plus, filamentele subțiri conțin alte proteine ​​cu funcție de reglare numită troponină și tropomiozină, care reglează interacțiunea dintre proteinele contractile.

Caracteristici

Principala funcție a sarcomerului este de a permite unei celule musculare să se contracte. Pentru a face acest lucru, sarcomerul trebuie să se scurteze ca răspuns la un impuls nervos.

Filamentele groase și subțiri nu se scurtează, ci în schimb alunecă unul pe celălalt, determinând să se scurteze sarcomerul, în timp ce filamentele rămân aceeași lungime. Acest proces este cunoscut sub numele de model de filament glisant al contracției musculare.

Alunecarea filamentului generează tensiune musculară, care este, fără îndoială, contribuția principală a sarcomerei. Această acțiune oferă mușchilor forța lor fizică.

O analogie rapidă pentru aceasta este modul în care o scară lungă poate fi extinsă sau pliată în funcție de nevoile noastre, fără a-și scurta fizic piesele metalice.

Implicarea miozinei

Din fericire, cercetările recente oferă o idee bună despre cum funcționează acest slip. Teoria filamentului glisant a fost modificată pentru a include modul în care miozina este capabilă să atragă actina pentru a scurta lungimea sarcomerei.

În această teorie, capul globular al miozinei este situat aproape de actină într-o zonă numită regiunea S1. Această regiune este bogată în segmente cu balamale care se pot îndoi și astfel pot facilita contracția.

Încovoierea S1 poate fi cheia pentru înțelegerea modului în care miozina este capabilă să „umble” de-a lungul filamentelor de actină. Acest lucru este realizat prin ciclul fragmentului de miozină S1, contracția și eliberarea sa finală.

Unirea miozinei și actiba

Când miozina și actina se unesc, formează extensii numite „poduri încrucișate”. Aceste poduri încrucișate pot fi formate și rupte în prezența (sau absența) ATP, care este molecula energetică care face posibilă contracția.

Când ATP se leagă de filamentul de actină, acesta îl deplasează într-o poziție care își expune situsul de legare a miozinei. Acest lucru permite capului globular al miozinei să se lege de acest site pentru a forma puntea transversală.

Această unire determină disocierea grupului de fosfați de ATP și, prin urmare, miozina își începe funcția. Miozina intră apoi într-o stare energetică mai mică în care sarcomerul se poate scurta.

Pentru a sparge puntea încrucișată și a permite miosinei să se lege din nou de actină în ciclul următor, legarea unei alte molecule de ATP la miozină este necesară. Adică, molecula de ATP este necesară atât pentru contracție, cât și pentru relaxare.

Histologie

Secțiunile histologice ale mușchiului prezintă caracteristicile anatomice ale sarcomerelor. Filamentele groase, compuse din miozină, sunt vizibile și sunt reprezentate ca banda A a unui sarcomere.

Filamentele subțiri, formate din actină, se leagă de o proteină din discul Z (sau linia Z) numită alfa-actinină și sunt prezente pe toată lungimea benzii I și o parte a benzii A.

Regiunea în care se suprapun filamentele groase și subțiri are un aspect dens, întrucât există prea puțin spațiu între filamente. Această zonă în care se suprapun filamentele subțiri și groase este foarte importantă pentru contracția musculară, deoarece este locul unde începe mișcarea filamentului.

Filamentele subțiri nu se extind complet în benzile A, lăsând o regiune centrală a benzii A care conține doar filamente groase. Această regiune centrală a benzii A pare puțin mai ușoară decât restul benzii A și se numește zona H.

Centrul zonei H are o linie verticală numită linia M, în care proteinele accesorii țin împreună filamentele groase.

Principalele componente ale histologiei unui sarcomere sunt rezumate mai jos:

Banda A

Zona de filament gros, compusă din proteine ​​de miozină.

Zona H

Zona de bandă centrală A, fără suprapunerea proteinelor de actină atunci când mușchiul este relaxat.

Banda I

Zona de filament subțire, compusă din proteine ​​de actină (fără miozină).

Discuri Z

Ele sunt granițele dintre sarcomeres adiacente, formate din proteine ​​care leagă actina perpendicular pe sarcomere.

Linia M

Zona centrală formată din proteine ​​accesorii. Sunt localizate în centrul filamentului de miozină gros, perpendicular pe sarcomere.

Așa cum am menționat anterior, contracția are loc atunci când filamentele groase alunecă de-a lungul filamentelor subțiri, succesiv rapid pentru a scurta miofibrilele. Cu toate acestea, o distincție crucială de reținut este că miofilamentele în sine nu se contractă; este acțiunea de alunecare care le dă puterea de a scurta sau de a prelungi.

Referințe

1. Clarke, M. (2004). Filamentul glisant la 50. Nature, 429 (6988), 145.
2. Hale, T. (2004) Fiziologia exercițiului: o abordare tematică (ediția I). Wiley
3. Rhoades, R. & Bell, D. (2013). Fiziologie medicală: principii pentru medicina clinică (ediția a 4-a). Lippincott Williams & Wilkins.
4. Spudich, JA (2001). Modelul de punte încrucișată cu miosină basculantă Nature Review Molecular Cell Biology, 2 (5), 387–392.
5. Thibodeau, P. (2013). Anatomie și fiziologie (a VIII- ^a ). Mosby, Inc.
6. Tortora, G. și Derrickson, B. (2012). Principiile anatomiei și fiziologiei (ediția a 13-a). John Wiley & Sons Inc.