Myofibrillum
Myofibrillum definíció
A myofibrillum az állati vázizom egyik összetevője. A miofibrillumok hosszú rostok, amelyek egymással párhuzamosan futva izomrostokat (myo) alkotnak. A miofibrillumok és az ebből eredő mioszálak több centiméter hosszúak lehetnek. Az izomrostok egyetlen többmagvú sejtek, amelyek egyesülve alkotják az izmot. A miofibrillumok ismétlődő alegységekből, úgynevezett szarkomerekből állnak. Ezek a szarkomerek felelősek az izomösszehúzódásokért.
Myofibrillumok szerkezete
A myofibrillumok kétféle filamentumból állnak: vékony filamentumokból és vastag filamentumokból. A vékony filamentumok az aktin fehérje és egy szabályozó fehérje egymásra tekeredett szálaiból állnak, míg a vastag filamentumok a miozin fehérje szálaiból. A vékony és vastag filamentumok részben átfedő rétegeket alkotnak, amelyek szarkomereknek nevezett funkcionális egységekben helyezkednek el. A myofilamentumok elrendeződésének módja miatt a myofibrillumok sötét és világos sávoknak tűnnek, ami az izmoknak csíkos megjelenést kölcsönöz. A sötét sávokat A-sávoknak nevezik, és vastag filamentumokból és néhány vékony filamentumból állnak. Az A-sáv közepén található a H-zóna, ahol csak vastag filamentumok vannak jelen, valamint az M-vonal, amely az energiaanyagcserében részt vevő enzimeket tartalmazza. A világos sávok, az úgynevezett I sávok, azok a régiók, amelyek csak vékony filamentumokat tartalmaznak, és az A sávok között találhatók. Az I sávok középpontjában egy Z-vonalnak nevezett régió áll, egy olyan korong, amelyet az α-aktinin nevű fehérje alkot, amely a vékony aktin filamentumokat rögzíti, és a szarkomer alegységek közötti határvonalként működik.
Myofibrillumok működése
A myofibrillumok szarkomerekből, az izom funkcionális egységeiből állnak. A miofibrillum funkciója az izomösszehúzódás végrehajtása a csúszószálas modellen keresztül. Amikor az izmok nyugalmi állapotban vannak, a vékony és vastag filamentumok között hiányos átfedés van, egyes területeken a két típus közül csak az egyiket tartalmazzák. Amikor az izom összehúzódik, a szarkomerek hossza megrövidül a vastag és vékony filamentumok egymáson való csúszása miatt, ami nagyobb átfedést eredményez a filamentumok között, valamint a H-zóna és az I-sáv megrövidülését. Míg a szarkomer hossza csökken az izomösszehúzódás során, maguknak a myofilamentumoknak a hossza nem változik.
A myofilamentumok mozgását az ATP ADP-re és szervetlen foszfátra történő hidrolízise hajtja. Nyugalmi állapotban egy ATP-molekula a vastag filamentum globuláris miozinfejéhez kapcsolódik Ahogy az ATP hidrolizálódik, a miozinfej konformációt változtat, és a vékony filamentummal kereszthídként ismert kötést képez. Amikor az ADP és a foszfátmolekulák felszabadulnak, a miozinfej ismét megváltoztatja konformációját, és a vékony filamentumot a szarkomer közepe felé tolja. Amikor ezután egy újabb ATP-molekula kötődik a miozinfejhez, a fej visszatér eredeti konformációjához, és a vékony filamentumot új, a központi M-vonalhoz közelebbi helyzetébe engedi. A ciklus ezután megismétlődik: az új ATP-molekula ADP-re és szervetlen foszfátra hidrolizálódik, és a miozinfej konformációt változtat, aminek következtében a vékony filamentum a szarkomer közepe felé tolódik. Minden vastag filamentum több száz miozinfejet tartalmaz, amelyek másodpercenként körülbelül ötször képesek kereszthidat képezni a vékony filamentumokkal. A myofibrillumok folyamatos összehúzódása eredményezi az izomösszehúzódást.
Az izomösszehúzódásokat ATP táplálja. Mivel maga az izomrost csak nagyon kis mennyiségű ATP-t tárol, az energia két másik, az izmokban tárolt vegyületből származik: a kreatinfoszfátból és a glikogénből. Az izomrostban tárolt ATP-t és a kreatin-foszfátból képezhető ATP-t rövid távú energiakitörésekre használjuk; körülbelül 15 másodpercig képesek energiát biztosítani. A glikogén hosszú távú energiaforrást biztosíthat, mivel a glikogén glükózzá bomlik, amely aztán a glikolízis és az aerob légzés révén ATP-vé alakul.
Az ábra egy szarkomert ábrázol, egy egységet a myofibrillumon belül. A vékony aktin filamentumokat és a vastag miozin filamentumokat mutatja, és azt, hogyan változik a helyzetük, amikor az izom összehúzódik.
Kvíz
1. Hányféle myofilamentum található a myofibrillumban?
A. 1
B. 2
C. 4
D. egyik sem
2. Milyen szerkezet határolja a szarkomereket?
A. A-sáv
B. H-zóna
C. M-vonal
D. Z-vonal
3. Mi a legjobb hosszú távú energiaforrás az izomösszehúzódáshoz?
A. ATP
B. keményítő
C. glikogén
D. kreatinfoszfát