Cấu trúc Sarcomere và các bộ phận, chức năng và mô học



Một sarcomere nó là đơn vị chức năng cơ bản của cơ vân, nghĩa là của cơ xương và cơ tim. Cơ xương là loại cơ được sử dụng trong vận động tự nguyện và cơ tim là cơ là một phần của tim.

Để nói rằng sarcomere là đơn vị chức năng có nghĩa là tất cả các thành phần cần thiết cho sự co lại được chứa trong mỗi sarcomere. Trong thực tế, cơ vân được tạo thành từ hàng triệu sarcomer nhỏ rút ngắn, riêng lẻ, với mỗi sự co cơ.

Đây là mục đích chính của sarcomere. Các sarcomeres có thể bắt đầu các phong trào lớn bằng cách ký hợp đồng. Cấu trúc độc đáo của nó cho phép các đơn vị nhỏ này phối hợp các cơn co thắt của cơ bắp.

Trong thực tế, tính chất co bóp của cơ bắp là một đặc điểm xác định của động vật, vì sự chuyển động của động vật rất trơn tru và phức tạp. Sự vận động đòi hỏi một sự thay đổi về chiều dài của cơ khi nó uốn cong, đòi hỏi một cấu trúc phân tử cho phép rút ngắn cơ bắp.

Chỉ số

  • 1 cấu trúc và các bộ phận
    • 1.1 Myofibrils
    • 1.2 Myosin và actin
    • 1.3 Myofilaments
  • 2 chức năng
    • 2.1 Sự tham gia của myosin
    • 2.2 Liên minh của myosin và actiba
  • 3 mô học
    • 3.1 Băng A
    • 3.2 Khu H
    • 3.3 Băng I
    • 3,4 đĩa Z
    • Đường 3,5
  • 4 tài liệu tham khảo

Kết cấu và các bộ phận

Nếu các mô cơ xương được kiểm tra chặt chẽ, một hình dạng sọc gọi là vân được quan sát. Những "sọc" này đại diện cho một mô hình của các dải xen kẽ, sáng và tối, tương ứng với các sợi protein khác nhau. Đó là, các sọc này được hình thành bởi các sợi protein xen kẽ tạo nên mỗi sarcomere.

Myofibrils

Sợi cơ được cấu tạo từ hàng trăm đến hàng ngàn bào quan hợp đồng gọi là myofibrils; Các myofibrils này được sắp xếp song song để tạo thành mô cơ. Tuy nhiên, bản thân myofibrils về cơ bản là các polyme, nghĩa là các đơn vị lặp đi lặp lại của sarcomeres.

Myofibrils có cấu trúc dạng sợi và dài, và được tạo thành từ hai loại sợi protein được xếp chồng lên nhau.

Myosin và actin

Myosin là một sợi dày với đầu hình cầu, và actin là một sợi mỏng hơn tương tác với myosin trong quá trình co cơ.

Một myofibril đã cho chứa khoảng 10.000 sarcomeres, mỗi cái có chiều dài khoảng 3 micromet. Trong khi mỗi sarcomere nhỏ, một số sarcomer tổng hợp trải dài theo chiều dài của sợi cơ.

Myofilaments

Mỗi sarcomere bao gồm các chùm protein dày, mỏng được đề cập ở trên, chúng được gọi là myofilaments.

Bằng cách mở rộng một phần của myofilaments, bạn có thể xác định các phân tử tạo nên chúng. Các sợi dày được làm từ myosin, trong khi các sợi nhỏ được làm bằng Actin.

Actin và myosin là các protein hợp đồng gây ra sự rút ngắn cơ khi chúng tương tác với nhau. Ngoài ra, các sợi mỏng chứa các protein khác có chức năng điều tiết được gọi là troponin và tropomyosin, điều chỉnh sự tương tác giữa các protein hợp đồng.

Chức năng

Chức năng chính của sarcomere là cho phép một tế bào cơ co lại. Đối với điều này, sarcomere phải được rút ngắn để đáp ứng với một xung động thần kinh.

Các sợi dày và mỏng không rút ngắn mà trượt xung quanh nhau, khiến cho sarcomere bị rút ngắn trong khi các sợi vẫn giữ nguyên chiều dài. Quá trình này được gọi là mô hình của các sợi trượt của sự co cơ.

Sự trượt của dây tóc tạo ra căng thẳng cơ bắp, chắc chắn là đóng góp chính của sarcomere. Hành động này mang lại cho cơ bắp sức mạnh thể chất của họ.

Một sự tương tự nhanh chóng với điều này là cách một chiếc thang dài có thể được mở rộng hoặc gấp lại tùy theo nhu cầu của chúng ta, mà không rút ngắn vật lý các bộ phận kim loại của nó.

Sự tham gia của Myosin

May mắn thay, nghiên cứu gần đây cung cấp một ý tưởng tốt về cách thức hoạt động trượt này. Lý thuyết về dây tóc trượt đã được sửa đổi để bao gồm cách myosin có thể kéo Actin để rút ngắn chiều dài của sarcomere.

Trong lý thuyết này, đầu hình cầu của myosin nằm gần actin trong một khu vực được gọi là vùng S1. Khu vực này rất phong phú trong các phân khúc với bản lề có thể uốn cong và do đó tạo điều kiện cho sự co lại.

Sự uốn cong của S1 có thể là chìa khóa để hiểu làm thế nào myosin có thể "đi bộ" dọc theo các sợi Actin. Điều này đạt được bằng các chu kỳ ràng buộc của đoạn myosin S1, sự co lại và phát hành cuối cùng của nó.

Liên minh của myosin và actiba

Khi myosin và actin kết hợp với nhau, chúng tạo thành các phần mở rộng gọi là "cầu nối chéo". Những cây cầu chéo này có thể được hình thành và phá vỡ với sự hiện diện (hoặc vắng mặt) của ATP, đó là phân tử năng lượng làm cho sự co lại có thể.

Khi ATP liên kết với dây tóc Actin, nó sẽ di chuyển nó đến vị trí lộ ra vị trí gắn kết myosin của nó. Điều này cho phép đầu hình cầu của myosin gắn vào trang web này để tạo thành cây cầu chéo.

Sự kết hợp này làm cho nhóm phosphate của ATP tách ra, và do đó myosin bắt đầu chức năng của nó. Sau đó, myosin đi vào trạng thái năng lượng thấp hơn, nơi sarcomere có thể được rút ngắn.

Để phá vỡ cây cầu chéo và cho phép một lần nữa sự liên kết của myosin để hoạt động trong chu kỳ tiếp theo, cần phải liên kết một phân tử ATP khác với myosin. Đó là, phân tử ATP là cần thiết cho cả co thắt và thư giãn.

Mô học

Các phần mô học của cơ cho thấy các đặc điểm giải phẫu của sarcomeres. Các sợi dày, bao gồm myosin, có thể nhìn thấy và được biểu diễn dưới dạng dải A của sarcomere.

Các sợi mỏng, bao gồm Actin, liên kết với protein trên đĩa Z (hoặc dòng Z) được gọi là alpha-actinin, và có mặt dọc theo toàn bộ chiều dài của dải I và một phần của dải A.

Vùng có các sợi dày và mỏng chồng lên nhau có bề ngoài dày đặc, vì có rất ít khoảng trống giữa các sợi. Khu vực này có các sợi mỏng và dày chồng lên nhau rất quan trọng đối với sự co cơ, vì đó là nơi bắt đầu chuyển động của dây tóc.

Các sợi mỏng không kéo dài hoàn toàn trong các dải A, để lại một vùng trung tâm của dải A chỉ chứa các sợi dày. Vùng trung tâm của dải A này có vẻ nhẹ hơn phần còn lại của dải A và được gọi là vùng H.

Trung tâm của khu H có một đường thẳng đứng gọi là đường M, nơi các protein phụ kiện giữ các sợi dày.

Các thành phần chính của mô học của một sarcomere được tóm tắt dưới đây:

Băng A

Vùng sợi dày, bao gồm các protein myosin.

Khu H

Vùng trung tâm của dải A, không có protein actin được đặt chồng lên nhau khi cơ bắp được thư giãn.

Ban nhạc tôi

Vùng sợi mỏng, bao gồm protein Actin (không có myosin).

Đĩa Z

Là ranh giới giữa các sarcomer liền kề, được hình thành bởi các protein liên kết actin vuông góc với sarcomere.

Dòng M

Vùng trung tâm được hình thành bởi các protein phụ kiện. Chúng nằm ở trung tâm của sợi dày của myosin, vuông góc với sarcomere.

Như đã đề cập ở trên, co rút xảy ra khi các sợi dày trượt dọc theo các sợi nhỏ liên tiếp để rút ngắn myofibrils. Tuy nhiên, một điểm khác biệt quan trọng cần nhớ là bản thân các sợi cơ không co lại; đó là hành động trượt giúp họ có sức mạnh rút ngắn hoặc kéo dài.

Tài liệu tham khảo

  1. Clarke, M. (2004). Dây tóc trượt ở 50. Thiên nhiên, 429(6988), 145.
  2. Hale, T. (2004) Bài tập Sinh lý học: Cách tiếp cận chuyên đề (Tái bản lần 1). Wiley
  3. Rhoades, R. & Bell, D. (2013). Sinh lý học y tế: Nguyên tắc cho y học lâm sàng (Tái bản lần thứ 4). Lippincott Williams & Wilkins.
  4. Spudich, J. A. (2001). Mô hình cầu vượt myosin. Tự nhiên Nhận xét Sinh học tế bào phân tử, 2(5), 387-92.
  5. Thibodeau, P. (2013). Giải phẫu và Phisiology (8thứ). Mosby, Inc.
  6. Tortora, G. & Derrickson, B. (2012). Nguyên tắc giải phẫu và sinh lý (Tái bản lần thứ 13). John Wiley & Sons Inc.