Миофибриллы и саркомеры

Цитоплазматическая жидкость внутри мышечных клеток в значительной степени занята миофибриллами, которые составляют сократительный компонент.

Каждое мышечное волокно состоит примерно из 1000 миофибрилл, окруженных саркоплазматической сетью; миофибриллы проходят по всей длине волокна и организованы в продольные пучки.

Каждая миофибрилла имеет толщину от 0,5 до 2 мкм и длину от 10 до 100 микрон (1 микрон = 1/1000 мм).

Как и ожидалось, миофибриллы окружены саркоплазматической сетью, сложной системой пузырьков и канальцев, которая дает начало саркотубулярной системе.Цель этой структуры - накапливать кальций, необходимый для сокращения.

Все больше и больше углубляясь в микроскопию, мы обнаруживаем, что миофибриллы сами по себе состоят из параллельных миофиламентов, которые бывают двух типов: толстые и тонкие. Также можно наблюдать характерную полосу вдоль большой оси миофибриллы из-за регулярного чередования светлых и темных полос.

Темные полосы называются полосами или дисками A
Световые полосы называются I-полосами.
Каждая полоса I разделена на две части линией Z
Каждая полоса A разделена на две части полосой H, расположенной в ее центральной части.

Растяжение миофибриллы между двумя соседними линиями Z

(1/2 полосы I + полосы A + 1/2 полосы I)

берет название SARCOMERO

Саркомер - структурная и функциональная единица миофибриллы, то есть наименьшая единица мышцы, способная сокращаться.

Внутри одной миофибриллы различные саркомеры следуют друг за другом, как если бы они образовывали высокий набор цилиндров. Более того, в мышце волокна расположены параллельно, так что соответствующие саркомеры выровнены. Другими словами, рядом с линией Z миофибриллы всегда есть Z-линия соседней миофибриллы; эта симметрия означает, что в целом все мышечное волокно выглядит поперечно-полосатым.

Миофиламенты

Под электронным микроскопом кажется, что каждый саркомер образован пучком нитей, расположенных продольно и параллельно друг другу. Компонентами этих миофиламентов являются два белка, называемые актином и миозином.

В центре каждого саркомера находится около тысячи толстых нитей, состоящих из миозина. На своих концах эти белковые молекулы вступают в отношения с тонкими нитями, состоящими из «другого белка», актина.

В клетке волокна скелетной мускулатуры эти сократительные элементы (толстые и тонкие нити) расположены в регистре и частично пересекаются (накладываются друг на друга).

Пучок толстых (миозиновых) нитей располагается в центре саркомера и составляет полосу А;
Пучок тонких нитей, состоящих из актина, расположен на полюсах саркомера и составляет две полуполосы I, доходящие до Z дисков.

Эта сложная структура является основой сокращения мышц, которое стало возможным благодаря скольжению тонких волокон по толстым.

Во время сокращения саркомер укорачивается из-за сближения двух Z-нитей:

в то время как длина волокон и полосы А остается неизменной, наблюдается уменьшение полосы I и полосы Н.

Обобщение явления определяет укорочение миофибрилл, мышечных волокон, пучков и всей мышцы. Интересно отметить, что каждый саркомер может укорачиваться максимум на 50% своей длины в состоянии покоя.

Во время сокращения мышц актомиозиновые мостики непрерывно образуются и растворяются, пока доступно достаточное количество ионов кальция и АТФ; мы лучше рассмотрим этот аспект в следующей статье.

НАПРЯЖЕНИЕ, РАЗВИВАЕМОЕ МЫШЕЧНЫМ ВОЛОКНОМ, «ПРЯМО ПРОПОРЦИОНАЛЬНО ЧИСЛУ ПОПЕРЕЧНЫХ МОСТОВ, ОБРАЗУЮЩИХСЯ МЕЖДУ ТОЛСТЫМИ И ТОНКИМИ ФЛАМЕНТАМИ.

Следовательно, мышца, которая слишком растянута или слишком сокращена, развивает меньшую силу, чем мышца, которая сокращается от оптимальной степени растяжения.

Соотношение длины и напряжения при сокращении мышц. На изображении показано напряжение, создаваемое мышцей, в зависимости от ее длины перед началом упражнения / сокращения мышцы. Мы сосредотачиваем внимание на кривой активной силы (сокращение мышцы), опуская красную кривую, относящуюся к общей силе, и синюю. единица относительно пассивной силы (из-за несократительных компонентов саркомера - коннектина / тайтина); в частности, следя за ходом кривой, относящейся к активной силе, мы отмечаем, что:

А) нет активной силы, так как нет контакта между головками миозина и актином
Между A) и B): наблюдается линейное увеличение активной силы из-за увеличения сайтов связывания актина для миозиновых головок.
Между B) и C): активная сила достигает своего максимального пика и остается относительно стабильной; на этом этапе все головки миозина связаны с актином.
Между C) и D): активная сила начинает уменьшаться, поскольку перекрытие актиновых цепей уменьшает сайты связывания, доступные для миозиновых головок.
E): как только миозин сталкивается с Z-диском, отсутствует активная сила, поскольку все миозиновые головки прикреплены к актину; кроме того, миозин сжимается на Z-дисках и действует как пружина, противодействующая сокращению с силой, пропорциональной степень сжатия (следовательно, сокращение мышц)