Myofibrillen und Sarkomere

Die cytoplasmatische Flüssigkeit in den Muskelzellen ist weitgehend von Myofibrillen besetzt, die ihre kontraktile Komponente bilden.

Jede Muskelfaser besteht aus etwa 1000 Myofibrillen, die vom sarkoplasmatischen Retikulum umhüllt sind; Die Myofibrillen erstrecken sich über die gesamte Länge der Faser und sind in langen Längsbündeln organisiert.

Jede Myofibrille hat eine Dicke zwischen 0,5 und 2 & mgr; m für eine Länge im Bereich von 10 bis 100 & mgr; m (1 & mgr; m = 1/1000 mm).

Wie erwartet, sind Myofibrillen von dem sarkoplasmatischen Retikulum umgeben, einem komplexen System aus Vesikeln und Tubuli, aus dem das sarcotubuläre System hervorgeht. Der Zweck dieser Struktur ist es, das notwendige Kalzium für die Kontraktion zu akkumulieren.

Wenn wir mehr und mehr in das Mikroskopische eindringen, finden wir, dass Myofibrillen wiederum aus parallelen Myofilamenten bestehen, die von zwei Arten sind: dick und dünn. Ein charakteristischer Streifen entlang der Hauptachse von Myofibrillen kann ebenfalls beobachtet werden, aufgrund des regelmäßigen Alternierens von hellen und dunklen Bändern.

  • Dunkle Bänder werden Bänder oder Scheiben A genannt
  • Die Lichtbänder werden Bänder I genannt
  • Jedes Band I ist durch eine Z-Linie in zwei geteilt
  • Jede Bande A wird durch eine Stria, genannt H, in ihrem zentralen Teil in zwei Teile geteilt.

Der Myofibrillentrakt zwischen zwei benachbarten Z-Linien.

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

nimmt den Namen SARCOMERO an

Das Sarkomer ist die strukturelle und funktionelle Einheit von Myofibrille, also die kleinste Einheit des sich kontrahierenden Muskels.

Myofibrille

Innerhalb der einzelnen Myofibrillen folgen die verschiedenen Sarkomere nacheinander, als bildeten sie einen hohen Stapel von Zylindern. Außerdem sind im Muskel die Fasern parallel angeordnet, so dass die jeweiligen Sarkomere ausgerichtet sind. Mit anderen Worten, neben einer Z-Linie einer Myofibrille gibt es immer eine Z-Linie der benachbarten Myofibrille; Diese Symmetrie bewirkt, dass die gesamte Muskelfaser quergestreift erscheint.

Myofilamente

Durch ein Elektronenmikroskop beobachtet erscheint jedes Sarkomer durch ein Bündel von Filamenten gebildet, die in Längsrichtung und parallel zueinander angeordnet sind. Die Bestandteile dieser Myofilamente sind zwei Proteine, Aktin und Myosin genannt.

In der Mitte jedes Sarkomers befinden sich etwa tausend dicke Stränge, die aus Myosin bestehen. An ihren Enden nehmen diese Proteinmoleküle Beziehungen zu dünnen Strängen auf, die aus einem anderen Protein, Aktin, bestehen.

In einer Skelettmuskelfibrozelle werden diese kontraktilen Elemente (dicke und dünne Filamente) in das Register gelegt und teilweise ineinandergreifend (überlagert).

  • Das Bündel der dicken Filamente (Myosin) befindet sich in der Mitte des Sarkomers und bildet die Bande A;
  • Das Bündel aus dünnen Filamenten, bestehend aus Actin, befindet sich an den Polen des Sarkomers und bildet die beiden Halbbänder I, die bis zu den Z-Scheiben reichen.
Sarkomers

Diese komplexe Struktur ist die Grundlage der Muskelkontraktion, die durch das Gleiten dünner Filamente auf dicken ermöglicht wird.

Während der Kontraktion wird das Sarkomer durch Annäherung an die beiden Filamente Z verkürzt:

während die Länge der Filamente und der Band A unverändert bleibt, kommt es zu einer Reduktion des Bandes I und des Bandes H.

Die Verallgemeinerung des Phänomens bestimmt die Verkürzung von Myofibrillen, Muskelfasern, Faszikeln und des gesamten Muskels. Es ist interessant festzustellen, dass jedes Sarkomer im Ruhezustand bis zu 50% seiner Länge verkürzen kann.

Während der Muskelkontraktion werden kontinuierlich Actomyosin-Brücken gebildet und gelöst, vorausgesetzt, ausreichende Mengen an Calciumionen und ATP sind verfügbar; Wir werden im nächsten Artikel besser damit umgehen.

Sarkomers

DIE VON EINER MUSKELFASER ENTWICKELTE SPANNUNG IST UNMITTELBAR PROPORTIONAL ZUR ANZAHL VON TRANSVERSALEN BRÜCKEN, DIE DURCH DICKE UND DÜNNFILAMENTE GEFORMT WERDEN.

Als Konsequenz entwickelt ein zu gestreckter oder zu kontrahierter Muskel eine geringe Kraft eines Muskels, der sich ausgehend von einem optimalen Grad der Dehnung zusammenzieht.

Stärke-Länge-Beziehung

Längen-Spannungs-Beziehung in der Muskelkontraktion. Das Bild zeigt die Spannung, die ein Muskel aufgrund seiner Länge vor Beginn der Übung / Muskelkontraktion erzeugt. Wir konzentrieren unsere Aufmerksamkeit auf die Kurve der aktiven Kraft (Muskelkontraktion), wobei wir die rote Kraft in Bezug auf die Gesamtkraft auslassen und die blaue auf die passive Kraft (aufgrund der nicht kontraktilen Komponenten des Sarkomers - connectin / titin); insbesondere folgt man dem Trend der Kurve relativ zur aktiven Kraft:

  • A) Es gibt keine aktive Kraft, da zwischen den Myosinköpfen und dem Aktin kein Kontakt besteht
  • Zwischen A) und B): Es gibt einen linearen Anstieg der aktiven Kraft aufgrund des Anstiegs der Aktinbindungsstellen für Myosinköpfe
  • Zwischen B) und C): Die aktive Kraft erreicht den maximalen Peak und bleibt relativ stabil; In dieser Phase sind tatsächlich alle Myosinköpfe mit Actin verwandt
  • Zwischen C) und D): Die aktive Kraft beginnt abzunehmen, weil die Überlappung der Aktinketten die für die Myosinköpfe verfügbaren Bindungsstellen reduziert
  • E): sobald das Myosin mit der Scheibe Z kollidiert, gibt es keine aktive Kraft, da alle Myosinköpfe mit dem Aktin verbunden sind; außerdem ist das Myosin auf den Z-Scheiben komprimiert und wirkt als eine Feder, die der Kontraktion mit einer Kraft entgegenwirkt, die proportional zu dem Grad der Kompression (also der Muskelverkürzung) ist.