Myofibrilli
Myofibrilli Määritelmä
Myofibrilli on eläinten luurankolihaksen osa. Myofibrillit ovat pitkiä filamentteja, jotka kulkevat samansuuntaisesti toistensa kanssa muodostaen lihas(myo)kuituja. Myofibrillit ja niistä syntyvät myofibrillit voivat olla useita senttimetrejä pitkiä. Lihassyyt ovat yksittäisiä monitumaisia soluja, jotka yhdistyvät muodostaen lihaksen. Myofibrillit koostuvat toistuvista alayksiköistä, joita kutsutaan sarkomeereiksi. Nämä sarkomeerit vastaavat lihassupistuksista.
Myofibrillien rakenne
Myofibrillit koostuvat kahdenlaisista filamenteista: ohuista filamenteista ja paksuista filamenteista. Ohuet filamentit koostuvat yhteen kietoutuneista proteiinin aktiinin ja säätelyproteiinin säikeistä, kun taas paksut filamentit koostuvat proteiinin myosiinin säikeistä. Ohuet ja paksut filamentit muodostavat osittain päällekkäisiä kerroksia, jotka sijoittuvat sarkomeereiksi kutsutuiksi toiminnallisiksi yksiköiksi. Myofilamenttien sijoittelun vuoksi myofibrillissä näyttää olevan tummia ja vaaleita kaistaleita, mikä antaa lihaksille raidallisen ulkonäön. Tummia kaistoja kutsutaan A-kaistoiksi, ja ne koostuvat paksuista filamenteista ja joistakin ohuista filamenteista. A-kaistan keskellä on H-vyöhyke, jossa on vain paksuja filamentteja, ja M-linja, joka sisältää energia-aineenvaihduntaan osallistuvia entsyymejä. Vaaleat kaistat, joita kutsutaan I-kaistoiksi, ovat alueita, jotka sisältävät vain ohuita filamentteja, ja ne sijaitsevat A-kaistojen välissä. I-kaistat ovat keskellä aluetta, joka tunnetaan Z-linjana, joka on proteiinista α-aktiniini koostuva levy, joka ankkuroi ohuet aktiinifilamentit ja toimii sarkomeerien alayksiköiden välisenä rajana.
Myofibrillien toiminta
Myofibrillit koostuvat sarkomeereistä, jotka ovat lihaksen toiminnallisia yksiköitä. Myofibrillin tehtävänä on toteuttaa lihassupistus liukulankamallin avulla. Kun lihakset ovat levossa, ohuiden ja paksujen filamenttien välillä on epätäydellinen päällekkäisyys, ja joillakin alueilla on vain toinen näistä kahdesta tyypistä. Kun lihas supistuu, sarkomeerien pituus lyhenee, koska paksut ja ohuet filamentit liukuvat toistensa yli, jolloin filamenttien päällekkäisyys kasvaa ja H-alue ja I-kaista lyhenevät. Vaikka sarkomeerien pituus lyhenee lihassupistuksen aikana, itse myofilamenttien pituudet eivät muutu.
Myofilamenttien liikkeen voimanlähteenä toimii ATP:n hydrolyysi ADP:ksi ja epäorgaaniseksi fosfaatiksi. Lepotilassa ATP-molekyyli on kiinnittynyt paksun filamentin globulaariseen myosiinipäähän Kun ATP hydrolysoituu, myosiinipää muuttaa konformaatiota ja muodostaa ohuen filamentin kanssa ristisillaksi kutsutun kiinnityksen. Kun ADP- ja fosfaattimolekyylit vapautuvat, myosiinipää muuttaa jälleen konformaatiota ja työntää ohutta filamenttia kohti sarkomeerin keskustaa. Kun uusi ATP-molekyyli sitten sitoutuu myosiinin päähän, pää palaa alkuperäiseen muotoonsa ja vapauttaa ohuen filamentin uuteen asentoonsa lähemmäs M-linjan keskiosaa. Tämän jälkeen sykli toistuu: uusi ATP-molekyyli hydrolysoituu ADP:ksi ja epäorgaaniseksi fosfaatiksi, ja myosiinin pää muuttaa konformaatiota, jolloin ohut filamentti työntyy kohti sarkomeerin keskustaa. Kukin paksu filamentti sisältää useita satoja myosiinipäitä, jotka voivat muodostaa ristisiltoja ohuiden filamenttien kanssa noin viisi kertaa sekunnissa. Myofibrillien jatkuvat supistukset johtavat lihassupistukseen.
Lihassupistukset saavat virtansa ATP:stä. Koska lihaskuitu itsessään varastoi vain hyvin pienen määrän ATP:tä, energia saadaan kahdesta muusta lihakseen varastoituneesta yhdisteestä: kreatiinifosfaatista ja glykogeenistä. Lihassyihin varastoitunutta ATP:tä ja kreatiinifosfaatista muodostuvaa ATP:tä käytetään lyhytaikaisiin energiapyrähdyksiin; ne voivat tuottaa energiaa jopa noin 15 sekunnin ajan. Glykogeeni voi tarjota pitkäaikaisen energianlähteen, sillä glykogeeni hajoaa glukoosiksi, joka sitten muutetaan ATP:ksi glykolyysin ja aerobisen hengityksen avulla.
Tässä kuvassa on esitetty sarkomeeri, joka on yksikkö myofibrillin sisällä. Siinä näkyvät ohuet aktiinifilamentit ja paksut myosiinifilamentit sekä se, miten niiden asento muuttuu lihaksen supistuessa.
Visailu
1. Kuinka monta erilaista myofilamenttityyppiä myofibrillissä on?
A. 1
B. 2
C. 4
D. ei yhtään
2. Mikä rakenne toimii rajana sarkomeerien välillä?
A. A-kaista
B. H-vyöhyke
C. M-linja
D. Z-linja
3. Mikä on paras pitkäaikainen energianlähde lihassupistukselle?
A. ATP
B. tärkkelys
C. glykogeeni
D. kreatiinifosfaatti