Miofibrilla
Definizione di miofibrilla
Una miofibrilla è un componente del muscolo scheletrico animale. Le miofibrille sono lunghi filamenti che corrono parallelamente l’uno all’altro per formare le fibre muscolari (mio). Le miofibrille, e le conseguenti miofibre, possono essere lunghe diversi centimetri. Le fibre muscolari sono singole cellule multinucleate che si combinano per formare il muscolo. Le miofibrille sono costituite da subunità ripetute chiamate sarcomeri. Questi sarcomeri sono responsabili delle contrazioni muscolari.
Struttura delle miofibrille
Le miofibrille sono costituite da due tipi di filamenti: filamenti sottili e filamenti spessi. I filamenti sottili sono composti da filamenti della proteina actina e di una proteina regolatrice arrotolati insieme, mentre i filamenti spessi sono composti da filamenti della proteina miosina. I filamenti sottili e spessi formano strati parzialmente sovrapposti che sono disposti in unità funzionali chiamate sarcomeri. A causa del modo in cui i miofilamenti sono disposti, la miofibrilla sembra avere bande scure e chiare, dando ai muscoli un aspetto striato. Le bande scure sono conosciute come bande A e consistono di filamenti spessi e alcuni filamenti sottili. Al centro della banda A c’è la zona H, dove sono presenti solo filamenti spessi, e la linea M, che contiene gli enzimi coinvolti nel metabolismo energetico. Le bande chiare, conosciute come bande I, sono le regioni che contengono solo filamenti sottili, e si trovano tra le bande A. Le bande I sono centrate su una regione nota come linea Z, un disco costituito dalla proteina α-actinina che ancorano i filamenti sottili di actina e fungono da confine tra le subunità del sarcomero.
Funzione delle miofibrille
Le miofibrille sono costituite da sarcomeri, le unità funzionali di un muscolo. La funzione della miofibrilla è quella di eseguire la contrazione muscolare attraverso il modello a filamento scorrevole. Quando i muscoli sono a riposo, c’è una sovrapposizione incompleta tra i filamenti sottili e spessi, con alcune aree che contengono solo uno dei due tipi. Quando un muscolo si contrae, i sarcomeri si accorciano in lunghezza a causa dei filamenti spessi e sottili che scivolano l’uno sull’altro, con conseguente maggiore sovrapposizione tra i filamenti e un accorciamento della zona H e della banda I. Mentre la lunghezza dei sarcomeri diminuisce durante la contrazione muscolare, la lunghezza dei miofilamenti stessi non cambia.
Il movimento dei miofilamenti è alimentato dall’idrolisi dell’ATP in ADP e fosfato inorganico. A riposo, una molecola di ATP è attaccata a una testa globulare di miosina sul filamento spesso. Quando l’ATP viene idrolizzato, la testa di miosina cambia conformazione e forma un attacco noto come ponte incrociato con il filamento sottile. Quando le molecole di ADP e fosfato vengono rilasciate, la testa della miosina cambia nuovamente conformazione e spinge il filamento sottile verso il centro del sarcomero. Quando una nuova molecola di ATP si lega alla testa della miosina, la testa ritorna alla sua conformazione iniziale e rilascia il filamento sottile nella sua nuova posizione più vicina alla linea M centrale. Il ciclo si ripete: la nuova molecola di ATP viene idrolizzata in ADP e fosfato inorganico, e la testa della miosina cambia conformazione, con il risultato che il filamento sottile viene spinto verso il centro del sarcomero. Ogni filamento spesso contiene diverse centinaia di teste di miosina che possono formare ponti incrociati con i filamenti sottili circa cinque volte al secondo. Le continue contrazioni delle miofibrille danno luogo a una contrazione muscolare.
Le contrazioni muscolari sono alimentate dall’ATP. Poiché la fibra muscolare stessa immagazzina solo una quantità molto piccola di ATP, l’energia proviene da altri due composti immagazzinati nei muscoli: creatina fosfato e glicogeno. L’ATP immagazzinato in una fibra muscolare, e l’ATP che può essere formato dal fosfato di creatina, sono utilizzati per raffiche di energia a breve termine; possono fornire energia fino a circa 15 secondi. Il glicogeno può fornire una fonte di energia a lungo termine in quanto il glicogeno si scompone in glucosio, che viene poi convertito in ATP attraverso la glicolisi e la respirazione aerobica.
Questa figura raffigura un sarcomero, un’unità all’interno di una miofibrilla. Mostra i sottili filamenti di actina e gli spessi filamenti di miosina, e come le loro posizioni cambiano quando un muscolo si contrae.
Quiz
1. Quanti tipi di miofilamenti si trovano in una miofibrilla?
A. 1
B. 2
C. 4
D. nessuno
2. Quale struttura agisce come un confine tra sarcomeri? Banda A
B. Zona H
C. Linea M
D. Linea Z
3. Qual è la migliore fonte di energia a lungo termine per la contrazione muscolare? ATP
B. amido
C. glicogeno
D. creatina fosfato