Miofibrilele și sarcomerul

Lichidul citoplasmatic din interiorul celulelor musculare este ocupat în mare măsură de miofibrile, care constituie componenta contractilă.

Fiecare fibră musculară este alcătuită din aproximativ 1000 de miofibrile, învăluite de reticulul sarcoplasmatic; miofibrilele se extind pe întreaga lungime a fibrei și sunt organizate în fascicule longitudinale lungi.

Fiecare miofibrilă are o grosime cuprinsă între 0,5 și 2 um, pentru o lungime cuprinsă între 10 și 100 microni (1 micron = 1/1000 mm.).

După cum era anticipat, miofibrilele sunt înconjurate de reticulul sarcoplasmatic, un sistem complex de vezicule și tubuli care dă naștere sistemului sarcotubular. Scopul acestei structuri este de a acumula calciu necesar contracției.

Trecând din ce în ce mai mult la microscopic, descoperim că miofibrilele sunt ele însele compuse din miofilamente paralele, care sunt de două tipuri: groase și subțiri. De asemenea, se poate observa o dungă caracteristică de-a lungul axei majore a miofibrilei, datorită alternanței regulate a benzilor luminoase și întunecate.

Benzile întunecate se numesc benzi sau discuri A
Benzile ușoare se numesc benzi I
Fiecare bandă I este împărțită în două printr-o linie Z
Fiecare bandă A este împărțită în două printr-o bandă, numită H, plasată în partea sa centrală.

Întinderea miofibrilei între două linii Z adiacente

(1/2 bandă I + bandă A + 1/2 bandă I)

ia numele de SARCOMERO

Sarcomerul este unitatea structurală și funcțională a miofibrilei, adică cea mai mică unitate a mușchiului capabilă să se contracte.

În interiorul miofibrilei unice, diferiții sarcomeri se succed, ca și cum ar forma un teanc înalt de cilindri. În plus, în mușchi fibrele sunt dispuse paralel, astfel încât sarcomerii respectivi să fie aliniați. Cu alte cuvinte, lângă o linie Z a unei miofibrile există întotdeauna o linie Z a miofibrilei adiacente; această simetrie înseamnă că, în ansamblu, întreaga fibră musculară apare striată transversal.

Miofilamente

Observat la microscopul electronic, fiecare sarcomer pare a fi format dintr-un mănunchi de filamente, dispuse longitudinal și paralel unul cu celălalt. Componentele acestor miofilamente sunt două proteine, numite actină și miozină.

În centrul fiecărui sarcomer se află aproximativ o mie de filamente groase, formate din miozină. La capetele lor, aceste molecule proteice derivă relații cu filamente subțiri, alcătuite din „altă proteină”, actină.

Într-o celulă de fibră musculară scheletică aceste elemente contractile (filamente groase și subțiri) sunt plasate în registru și sunt parțial interdigitate (suprapuse).

Pachetul de filamente groase (miozinice) este situat în centrul sarcomerului și constituie banda A;
Pachetul de filamente subțiri, alcătuit din actină, este situat la polii sarcomerului și constituie cele două jumătăți de benzi I, care ajung până la discurile Z.

Această structură complexă este baza contracției musculare, făcută posibilă prin alunecarea filamentelor subțiri peste cele groase.

În timpul contracției, sarcomerul se scurtează datorită apropierii celor două filamente Z:

în timp ce lungimea filamentelor și a benzii A rămâne neschimbată, există o reducere a benzii I și a benzii H.

Generalizarea fenomenului determină scurtarea miofibrilelor, fibrelor musculare, fasciculelor și a întregului mușchi. Este interesant de observat că fiecare sarcomer poate scurta până la maximum 50% din lungimea sa în repaus.

În timpul contracției musculare, punțile de actomiozină sunt formate și dizolvate continuu, atâta timp cât sunt disponibile o cantitate suficientă de ioni de calciu și ATP; vom aborda mai bine acest aspect în articolul următor.

TENSIUNEA DEZVOLTATĂ DE O FIBRĂ MUSCULARĂ ESTE „PROPORȚIONALĂ DIRECT PENTRU NUMĂRUL DE PODURI CRUZATE, CARE SUNT FORMATE ÎNTRE FILAMENTELE GROS ȘI SUBȚIRI.

În consecință, un mușchi prea întins sau prea contractat dezvoltă mai puțină forță decât un mușchi care se contractă dintr-un grad optim de întindere.

Relația lungime-tensiune în contracția musculară. Imaginea prezintă tensiunea generată de un mușchi pe baza lungimii sale înainte de începerea exercițiului / contracției musculare. Ne concentrăm atenția asupra curbei forței active (contracția musculară), lăsând în afara cea roșie legată de forța totală și albastru unul. raportat la forța pasivă (datorită componentelor necontractile ale sarcomerului - conectină / titină); în special, urmând tendința curbei referitoare la forța activă, observăm că:

A) nu există forță activă, deoarece nu există contact între capetele de miozină și actină
Între A) și B): există o creștere liniară a forței active datorită creșterii situsurilor de legare a actinei pentru capetele de miozină
Între B) și C): forța activă atinge vârful maxim și rămâne relativ stabilă; în această fază, de fapt, toate capetele miozinei sunt legate de actină
Între C) și D): forța activă începe să scadă pe măsură ce suprapunerea lanțurilor de actină reduce locurile de legare disponibile pentru capetele de miozină
E): odată ce miozina se ciocnește cu discul Z, nu există forță activă, deoarece toate capetele de miozină sunt atașate la actină; în plus, miozina este comprimată pe discurile Z și acționează ca un arc care se opune contracției cu o forță proporțională cu gradul de compresie (deci de scurtare musculară)