Міофібрили і саркомер

Цитоплазматична рідина всередині м’язових клітин значною мірою зайнята міофібрилами, які складають скоротливий компонент.

Кожне м’язове волокно складається приблизно з 1000 міофібрил, оповитих саркоплазматичною сіткою; міофібрили простягаються по всій довжині волокна і організовані в довгі поздовжні пучки.

Кожна міофібрила має товщину від 0,5 до 2 мкм на довжину від 10 до 100 мкм (1 мікрон = 1/1000 мм).

Як і передбачалося, міофібрили оточені саркоплазматичною сіткою, складною системою везикул і канальців, що породжує саркотубулярну систему. Метою цієї структури є накопичення кальцію, необхідного для скорочення.

Переходячи все більше до мікроскопічного, ми виявляємо, що самі міофібрили складаються з паралельних міофіламентів, які бувають двох типів: товсті та тонкі. Також можна спостерігати характерну смугу вздовж великої осі міофібрили через регулярне чергування світлих і темних смуг.

Темні смуги називаються смугами або дисками А
Світлі смуги називаються I смугами
Кожна смуга I поділена на дві лінії Z
Кожна смуга А розділена навпіл смужкою під назвою Н, розміщеною в її центральній частині.

Розтяг міофібрили між двома сусідніми лініями Z

(1/2 смуги I + діапазон A + 1/2 смуги I)

приймає ім'я САРКОМЕРО

Саркомер - це структурна та функціональна одиниця міофібрили, тобто найменша одиниця м’яза, здатна скорочуватися.

Усередині однієї міофібрили різні саркомери йдуть один за одним, ніби утворюючи високу групу циліндрів. Крім того, у м’язі волокна розташовані паралельно, так що відповідні саркомери вирівнюються. Іншими словами, поруч із лінією Z міофібрили завжди є лінія Z сусідньої міофібрили; ця симетрія означає, що в цілому все м'язове волокно виглядає поперечно смугастим.

Міофіламенти

Спостерігаючи під електронним мікроскопом, кожен саркомер, схоже, утворений пучком ниток, розташованих вздовж і паралельно один одному. Компонентами цих міофіламентів є два білки, які називаються актином і міозином.

У центрі кожного саркомера знаходиться близько тисячі товстих ниток, що складаються з міозину. На своїх кінцях ці молекули білка виводять зв'язки з тонкими нитками, що складаються з "іншого білка" - актину.

У клітині скелетного м’язового волокна ці скоротливі елементи (товсті і тонкі нитки) розміщені в реєстрі і частково перетинаються між собою (накладаються).

Пучок товстих (міозинових) ниток розташований у центрі саркомера і становить смугу А;
Пучок тонких ниток, що складаються з актину, розташований на полюсах саркомера і становить дві напівсмуги I, які сягають до Z -дисків.

Ця складна структура є основою скорочення м’язів, що стало можливим завдяки ковзанню тонких ниток по товстим.

Під час скорочення саркомер вкорочується через наближення двох ниток Z:

в той час як довжина ниток і смуги А залишається незмінною, відбувається зменшення I і H -смуги.

Узагальнення явища визначає вкорочення міофібрил, м’язових волокон, пучків і всього м’яза. Цікаво відзначити, що кожен саркомер може скорочувати максимум на 50% своєї довжини в спокої.

Під час скорочення м’язів актоміозинові містки безперервно утворюються і розчиняються, поки є достатня кількість іонів кальцію та АТФ; ми краще розглянемо цей аспект у наступній статті.

НАПРЯЖЕННЯ, ЩО РОЗВИВАЄ МЯЗЕЧНЕ ВОЛОКНО, «ПЕРЕМІРНО ПРОПОРЦІЙНЕ КІЛЬКОСТІ ХРЕСТОВИХ МОСТІВ, ЯКИХ СТВОРЮЮТЬСЯ МІЖ ТОЛКИМИ ТОНКИМИ ФІЛЕНТАМИ.

Отже, м’яз, який занадто розтягнутий або занадто скорочений, розвиває меншу силу, ніж м’яз, який скорочується при оптимальному ступені розтягування.

Взаємозв'язок довжина-напруга при скороченні м'язів. Зображення показує напругу, яку генерує м’яз, виходячи з його довжини перед початком вправи / скорочення м’язів. Ми зосереджуємо свою увагу на кривій активної сили (скорочення м’язів), залишаючи поза увагою червону, що стосується загальної сили та синю 1. відносно пасивної сили (через не скоротливі компоненти саркомера - коннектин / титин); зокрема, слідуючи тенденції кривої щодо активної сили, відзначимо, що:

А) немає активної сили, оскільки немає контакту між головками міозину та актином
Між А) і В): відбувається лінійне збільшення активної сили через збільшення місць зв'язування актину для міозинових головок
Між B) і C): активна сила досягає свого максимального піку і залишається відносно стабільною; на цій фазі фактично всі головки міозину зв’язані з актином
Між C) і D): активна сила починає зменшуватися, оскільки перекриття ланцюгів актинів зменшує місця зв'язування, доступні для міозинових голівок
E): як тільки міозин зіткнеться з Z -диском, активної сили не буде, оскільки всі голівки міозину приєднані до актину; крім того, міозин стискається на Z -дисках і діє як пружина, що протидіє скороченню з силою, пропорційною ступінь стиснення (отже, скорочення м’язів)