Miofibrili i sarkomere

Citoplazmatsku tekućinu unutar mišićnih stanica uvelike zauzimaju miofibrili, koji čine kontraktilnu komponentu.

Svako mišićno vlakno sastoji se od oko 1000 miofibrila, obavijenih sarkoplazmatskim retikulumom; miofibrili se protežu cijelom dužinom vlakana i organizirani su u dugačke uzdužne snopove.

Svaki miofibril ima debljinu između 0,5 i 2 µm, duljine od 10 do 100 mikrona (1 mikron = 1/1000 mm.).

Kao što se i očekivalo, miofibrili su okruženi sarkoplazmatskim retikulumom, složenim sustavom vezikula i cjevčica iz kojih nastaje sarkotubularni sustav. Svrha ove strukture je akumuliranje kalcija potrebnog za kontrakciju.

Prelazeći sve više u mikroskopski, otkrivamo da su i sami miofibrili sastavljeni od paralelnih miofilamenata, koji su dvije vrste: debeli i tanki. Također se može uočiti karakterističan niz duž glavne osi miofibrila, zbog pravilne izmjene svijetlih i tamnih traka.

Tamne trake zovu se trake ili diskovi A
Svjetlosne trake zovu se I trake
Svaki I pojas podijeljen je na dvije Z linijom
Svaka traka A podijeljena je na dva dijela trakom, nazvanom H, postavljenom u njen središnji dio.

Istezanje miofibrila između dvije susjedne Z linije

(1/2 opseg I + pojas A + 1/2 pojas I)

uzima ime SARCOMERO

Sarkomera je strukturna i funkcionalna jedinica miofibrila, odnosno najmanja jedinica mišića sposobna za kontrakciju.

Unutar jednog miofibrila, razni sarkomere slijede jedan za drugim, kao da tvore veliki hrpu cilindara. Štoviše, u mišiću su vlakna raspoređena paralelno, tako da su odgovarajući sarkomeri poravnati. Drugim riječima, pored linije Z miofibrila uvijek postoji Z linija susjednog miofibrila; ta simetrija znači da se u cjelini cijelo mišićno vlakno čini poprečno prugasto.

Miofilamenti

Promatrano pod elektronskim mikroskopom, čini se da je svaka sarkomera formirana snopom niti, poredanih uzdužno i paralelno jedna s drugom. Komponente ovih miofilamenata su dva proteina, koji se nazivaju aktin i miozin.

U središtu svake sarkomere nalazi se oko tisuću debelih niti, koja se sastoje od miozina. Na svojim krajevima te proteinske molekule ostvaruju odnose s tankim nitima, sačinjenim od "drugog proteina", aktina.

U stanici koštanog mišićnog vlakna ti se kontraktilni elementi (debeli i tanki filamenti) stavljaju u registar i djelomično su međusobno razdijeljeni (prekriveni).

Snop debelih (miozinskih) niti nalazi se u središtu sarkomere i čini pojas A;
Snop tankih niti, sačinjen od aktina, nalazi se na polovima sarkomere i čini dvije polulanke I, koje sežu do Z diskova.

Ova složena struktura osnova je kontrakcije mišića, omogućena klizanjem tankih niti preko debelih.

Tijekom kontrakcije, sarkomera se skraćuje zbog približavanja dva Z vlakna:

dok duljina niti i A trake ostaje nepromijenjena, dolazi do smanjenja I i H pojasa.

Generalizacija fenomena određuje skraćivanje miofibrila, mišićnih vlakana, fascikula i cijelog mišića. Zanimljivo je napomenuti da svaka sarkomera u mirovanju može skratiti najviše 50% svoje duljine.

Tijekom mišićne kontrakcije aktomiozinski mostovi kontinuirano se stvaraju i otapaju, sve dok je dostupna dovoljna količina iona kalcija i ATP -a; bolje ćemo se pozabaviti ovim aspektom u sljedećem članku.

Napetost koju razvija mišićno vlakno „izravno je proporcionalna broju križnih mostova koji su formirani između debelih i tankih niti.

Posljedično, mišić koji je previše rastegnut ili previše kontraktiran razvija manju snagu od mišića koji se steže pri optimalnom stupnju istezanja.

Odnos duljine i napetosti u kontrakciji mišića. Slika prikazuje napetost koju mišić stvara na temelju njegove duljine prije početka vježbe / kontrakcije mišića. Usredotočujemo pozornost na krivulju aktivne sile (kontrakciju mišića), izostavljajući crvenu koja se odnosi na ukupnu silu i plavu jedan u odnosu na pasivnu silu (zbog nekontraktilnih komponenti sarkomere - connectin / titin); posebno, slijedeći trend krivulje koja se odnosi na aktivnu silu, primjećujemo da:

A) nema aktivne sile jer nema kontakta između glava miozina i aktina
Između A) i B): postoji linearno povećanje aktivne sile zbog povećanja mjesta vezanja aktina za glave miozina
Između B) i C): aktivna sila dostiže svoj maksimum i ostaje relativno stabilna; u ovoj su fazi, zapravo, sve glave miozina vezane za aktin
Između C) i D): aktivna sila počinje se smanjivati jer preklapanje aktinskih lanaca smanjuje mjesta vezanja dostupna za glave miozina
E): nakon što se miozin sudari sa Z diskom, nema aktivne sile budući da su sve glave miozina pričvršćene za aktin; štoviše, miozin se komprimira na Z diskove i djeluje kao opruga koja se suprotstavlja kontrakciji silom razmjernom stupanj kompresije (dakle skraćivanja mišića)