Miofibryle
Miofibryle Definicja
Miofibryla jest składnikiem mięśni szkieletowych zwierząt. Miofibryle są długimi włóknami, które biegną równolegle do siebie, tworząc włókna mięśniowe (myo). Miofibryle, i wynikające z nich miofibryle, mogą być kilka centymetrów w długości. Włókna mięśniowe są pojedynczymi wielojądrowymi komórkami, które łączą się, tworząc mięsień. Miofibryle zbudowane są z powtarzających się podjednostek zwanych sarkomerami. Te sarkomery są odpowiedzialne za mięśni contractions.
Myofibril Structure
Myofibryle składają się z dwóch rodzajów włókien: cienkie włókna i grube włókna. Cienkie filamenty składają się z pasm białka aktyny i białka regulatorowego zwiniętych razem, podczas gdy grube filamenty składają się z pasm białka miozyny. Filamenty cienkie i grube tworzą częściowo zachodzące na siebie warstwy, które są ułożone w jednostki funkcjonalne zwane sarkomerami. Ze względu na sposób ułożenia miofilamentów, miofibryle wydają się mieć ciemne i jasne pasma, co nadaje mięśniom wygląd prążkowany. Ciemne pasma znane są jako pasma A i składają się z grubych włókien i kilku cienkich włókien. W centrum pasma A znajduje się strefa H, gdzie obecne są tylko grube filamenty, oraz linia M, która zawiera enzymy zaangażowane w metabolizm energetyczny. Jasne pasma, znane jako pasma I, są regionami zawierającymi tylko cienkie filamenty i znajdują się pomiędzy pasmami A. Pasma I są wyśrodkowane na regionie znanym jako linia Z, dysk wykonany z białka α-aktyniny, która zakotwicza cienkie filamenty aktynowe i działa jako granica między podjednostkami sarkomerów.
Funkcja miofibryli
Miofibryle składają się z sarkomerów, jednostek funkcjonalnych mięśnia. Funkcją miofibryli jest wykonywanie skurczu mięśnia poprzez model włókien ślizgowych. Kiedy mięśnie są w spoczynku, filamenty cienkie i grube nie pokrywają się w pełni, a niektóre obszary zawierają tylko jeden z tych dwóch typów. Kiedy mięsień się kurczy, sarkomery skracają swoją długość, ponieważ grube i cienkie filamenty ślizgają się po sobie, co powoduje większe zachodzenie na siebie filamentów i skrócenie strefy H oraz pasma I. Podczas gdy długość sarkomerów zmniejsza się podczas skurczu mięśnia, długości samych miofilamentów nie zmieniają się.
Ruch miofilamentów jest zasilany przez hydrolizę ATP do ADP i fosforanu nieorganicznego. W stanie spoczynku cząsteczka ATP jest przyłączona do kulistej główki miozyny na filamencie grubym. Gdy ATP jest hydrolizowany, główka miozyny zmienia konformację i tworzy połączenie znane jako mostek poprzeczny z filamentem cienkim. Kiedy cząsteczki ADP i fosforanu zostają uwolnione, głowa miozyny ponownie zmienia konformację i popycha cienkie włókno w kierunku centrum sarkomeru. Gdy nowa cząsteczka ATP zwiąże się z główką miozyny, główka powraca do swojej początkowej konformacji i uwalnia cienkie włókno w nowym położeniu, bliżej centralnej linii M. Cykl się powtarza: nowa cząsteczka ATP wiąże się z główką miozyny. Następnie cykl się powtarza: nowa cząsteczka ATP jest hydrolizowana do ADP i fosforanu nieorganicznego, a głowa miozyny zmienia konformację, w wyniku czego cienkie włókno jest przesuwane w kierunku centrum sarkomeru. Każdy gruby filament zawiera kilkaset główek miozyny, które mogą tworzyć mostki poprzeczne z cienkimi filamentami około pięć razy na sekundę. Ciągłe skurcze miofibryli powodują skurcz mięśnia.
Skurcze mięśni są zasilane przez ATP. Ponieważ samo włókno mięśniowe przechowuje tylko bardzo małą ilość ATP, energia pochodzi z dwóch innych związków przechowywanych w mięśniach: fosforanu kreatyny i glikogenu. ATP zmagazynowany we włóknach mięśniowych oraz ATP, który może być utworzony z fosforanu kreatyny, są wykorzystywane do krótkotrwałych zrywów energetycznych; mogą one dostarczać energii przez około 15 sekund. Glikogen może stanowić długoterminowe źródło energii, ponieważ glikogen rozpada się na glukozę, która jest następnie przekształcana w ATP w procesie glikolizy i oddychania tlenowego.
Na tym rysunku przedstawiono sarkomer, jednostkę w obrębie miofibryli. Pokazuje cienkie filamenty aktynowe i grube filamenty miozynowe oraz sposób, w jaki ich położenie zmienia się podczas skurczu mięśnia.
Pytanie
1. Ile rodzajów miofilamentów znajduje się w miofibrylach?
A. 1
B. 2
C. 4
D. żaden
2. Jaka struktura pełni funkcję granicy między mięsakami? A-band
B. Strefa H
C. M-line
D. Z-line
3. Jakie jest najlepsze długoterminowe źródło energii dla skurczu mięśnia?
A. ATP
B. skrobia
C. glikogen
D. fosforan kreatyny