SARCOMERE: YAPI VE PARÇALAR, IŞLEVLER VE HISTOLOJI - ANATOMI VE PSIKOLOJI - 2024

Bir sarkomer , iskelet kasının, yani iskelet ve kalp kasının temel işlevsel birimidir. İskelet kası, istemli harekette kullanılan kas türüdür ve kalp kası, kalbin bir parçası olan kastır.

Sarkomerin fonksiyonel birim olduğunu söylemek, kasılma için gerekli tüm bileşenlerin her sarkomerde bulunduğu anlamına gelir. Aslında iskelet kası, her kas kasılmasıyla ayrı ayrı kısalan milyonlarca minik sarkomerden oluşur.

Bir sarkomerin mikrografı (üstte) ve gösterimi (altta)

Sarkomerin asıl amacı burada yatmaktadır. Sarcomereler, birlikte kasılarak büyük hareketler başlatabilirler. Eşsiz yapısı, bu küçük birimlerin kasların kasılmalarını koordine etmesini sağlar.

Aslında, kasın kasılma özellikleri hayvanların belirleyici bir özelliğidir, çünkü hayvanların hareketleri oldukça düzgün ve karmaşıktır. Lokomosyon, kasın esnerken uzunluğunda bir değişiklik gerektirir, bu da kasın kısalmasına izin veren moleküler bir yapı gerektirir.

Yapı ve parçalar

İskelet kası dokusu yakından incelendiğinde şerit adı verilen çizgili bir görünüm görülür. Bu "şeritler", farklı protein liflerine karşılık gelen, açık ve koyu, değişen bantların bir modelini temsil eder. Yani, bu şeritler, her bir sarkomeri oluşturan iç içe geçmiş protein liflerinden oluşur.

Miyofibriller

Kas lifleri, miyofibril denilen yüz ila binlerce kasılabilen organelden oluşur; Bu miyofibriller, kas dokusunu oluşturmak için paralel olarak düzenlenmiştir. Bununla birlikte, miyofibrillerin kendileri esasen polimerlerdir, yani sarkomerlerin tekrar eden birimleridir.

Miyofibriller uzun, lifli yapılardır ve üst üste istiflenmiş iki tür protein lifinden oluşur.

Miyozin ve aktin

Miyozin, küresel başlı kalın bir liftir ve aktin, kas kasılması sürecinde miyozin ile etkileşime giren daha ince bir liftir.

Belirli bir miyofibril, her biri yaklaşık 3 mikron uzunluğunda olan yaklaşık 10.000 sarkomer içerir. Her sarkomer küçük olmasına rağmen, birkaç kümelenmiş sarkomer kas lifi uzunluğuna yayılır.

Miyofilamentler

Her sarkomer, birlikte miyofilamentler olarak adlandırılan, yukarıda belirtilen kalın ve ince protein demetlerinden oluşur.

Miyofilamentlerin bir kısmı büyütülerek, onları oluşturan moleküller tanımlanabilir. Kalın filamentler miyozinden yapılırken, ince filamentler aktinden yapılır.

Aktin ve miyozin, birbirleriyle etkileşime girdiklerinde kas kısalmasına neden olan kasılma proteinleridir. Ek olarak, ince filamentler, kasılma proteinleri arasındaki etkileşimi düzenleyen troponin ve tropomiyosin adı verilen düzenleyici işlevi olan diğer proteinleri içerir.

Özellikleri

Sarkomerin ana işlevi, bir kas hücresinin kasılmasına izin vermektir. Bunu yapmak için, sarkomerin bir sinir impulsuna yanıt olarak kısalması gerekir.

Kalın ve ince filamentler kısalmaz, bunun yerine birbirlerinin etrafında kayarak sarkomerin kısalmasına neden olurken filamentler aynı uzunlukta kalır. Bu süreç, kas kasılmasının kayan filaman modeli olarak bilinir.

İpliğin kayması, şüphesiz sarkomerin ana katkısı olan kas gerginliği yaratır. Bu hareket kaslara fiziksel güç verir.

Bunun için hızlı bir benzetme, uzun bir merdivenin metal parçalarını fiziksel olarak kısaltmadan, ihtiyaçlarımıza bağlı olarak uzatılabilmesidir.

Miyozin tutulumu

Neyse ki, son araştırmalar bu kaymanın nasıl işlediğine dair iyi bir fikir sunuyor. Kayan filaman teorisi, miyozinin sarkomerin uzunluğunu kısaltmak için aktini nasıl çekebildiğini içerecek şekilde değiştirildi.

Bu teoride miyozinin küresel başı, S1 bölgesi adı verilen bir alanda aktine yakın konumlanmıştır. Bu bölge, bükülebilen ve böylece daralmayı kolaylaştıran menteşeli bölümler açısından zengindir.

S1 eğilmesi, miyozinin aktin filamentleri boyunca nasıl "yürüyebildiğini" anlamanın anahtarı olabilir. Bu, miyozin S1 fragmanı, kasılması ve son salımı ile gerçekleştirilir.

Miyozin ve actiba birliği

Miyozin ve aktin birleştiğinde, "çapraz köprüler" adı verilen uzantılar oluştururlar. Bu çapraz köprüler, kasılmayı mümkün kılan enerjik molekül olan ATP'nin varlığında (veya yokluğunda) oluşturulabilir ve kırılabilir.

ATP aktin filamanına bağlandığında, onu miyozin bağlama bölgesini açığa çıkaran bir konuma hareket ettirir. Bu, miyozinin küresel başının çapraz köprüyü oluşturmak için bu bölgeye bağlanmasına izin verir.

Bu birleşme, ATP'nin fosfat grubunun ayrılmasına neden olur ve böylece miyozin işlevine başlar. Miyozin daha sonra sarkomerin kısalabileceği daha düşük bir enerji durumuna girer.

Çapraz köprüyü kırmak ve miyozinin bir sonraki döngüde tekrar aktine bağlanmasına izin vermek için, başka bir ATP molekülünün miyozine bağlanması gereklidir. Yani ATP molekülü hem kasılma hem de gevşeme için gereklidir.

histoloji

Kasın histolojik bölümleri sarkomerlerin anatomik özelliklerini gösterir. Miyozinden oluşan kalın filamentler görülebilir ve bir sarkomerin A bandı olarak temsil edilir.

Aktinden oluşan ince filamentler, Z diskinde (veya Z çizgisinde) alfa-aktin adı verilen bir proteine ​​bağlanır ve I bandının uzunluğu ve A bandının bir parçası boyunca mevcuttur.

Kalın ve ince filamentlerin üst üste geldiği bölge, filamentler arasında çok az boşluk olduğundan yoğun bir görünüme sahiptir. İnce ve kalın filamentlerin üst üste bindiği bu alan, filamentin hareketinin başladığı bölge olduğu için kas kasılması için çok önemlidir.

İnce filamentler A bantlarına tam olarak uzanmazlar ve sadece kalın filamentler içeren A bandının merkezi bir bölgesini bırakırlar. A bandının bu merkezi bölgesi, A bandının geri kalanından biraz daha hafif görünür ve bölge H olarak adlandırılır.

H bölgesinin merkezinde, aksesuar proteinlerin kalın filamentleri bir arada tuttuğu M çizgisi adı verilen dikey bir çizgi vardır.

Bir sarkomerin histolojisinin ana bileşenleri aşağıda özetlenmiştir:

A Grubu

Miyozin proteinlerinden oluşan kalın filament bölgesi.

Bölge H

Kas gevşediğinde aktin proteinlerinin üst üste gelmediği merkezi A bandı bölgesi.

Bant I

Aktin proteinlerinden oluşan (miyozinsiz) ince filament bölgesi.

Z diskler

Bunlar, sarkomere dik olan aktin bağlayıcı proteinlerden oluşan bitişik sarkomerler arasındaki sınırlardır.

M Hattı

Aksesuar proteinlerin oluşturduğu merkezi bölge. Sarkomere dik olarak kalın miyozin filamentinin merkezinde bulunurlar.

Daha önce belirtildiği gibi, kalın filamentler, miyofibrilleri kısaltmak için hızlı bir şekilde art arda ince filamentler boyunca kaydığında büzülme meydana gelir. Bununla birlikte, hatırlanması gereken çok önemli bir ayrım, miyofilamentlerin kendilerinin büzüşmemesidir; onlara kısaltma veya uzatma güçlerini veren kayma eylemidir.

Referanslar

1. Clarke, M. (2004). 50'de kayan iplik. Nature, 429 (6988), 145.
2. Hale, T. (2004) Egzersiz Fizyolojisi: Tematik Bir Yaklaşım (1. baskı). Wiley
3. Rhoades, R. & Bell, D. (2013). Medical Physiology: Principles for Clinical Medicine (4th ed.). Lippincott Williams ve Wilkins.
4. Spudich, JA (2001). Miyozin sallanan çapraz köprü modeli. Nature Reviews Molecular Cell Biology, 2 (5), 387-392.
5. Thibodeau, P. (2013). Anatomi ve fizyolojisi (8 ^inci ). Mosby, Inc.
6. Tortora, G. ve Derrickson, B. (2012). Anatomi ve Fizyolojinin İlkeleri (13. baskı). John Wiley & Sons Inc.