UN sarcomero o sarcomero è l'unità funzionale fondamentale del muscolo scheletrico, cioè del muscolo scheletrico e cardiaco. Il muscolo scheletrico è il tipo di muscolo che viene utilizzato nel movimento volontario e il muscolo cardiaco è il muscolo che fa parte del cuore..
Dire che il sarcomero è l'unità funzionale significa che tutti i componenti necessari per la contrazione sono contenuti in ciascun sarcomero. Infatti, il muscolo scheletrico è costituito da milioni di minuscoli sarcomeri che si accorciano, individualmente, ad ogni contrazione muscolare..
Qui sta lo scopo principale del sarcomero. I sarcomeri sono in grado di iniziare grandi movimenti contraendosi all'unisono. La sua struttura unica consente a queste piccole unità di coordinare le contrazioni muscolari.
In effetti, le proprietà contrattili del muscolo sono una caratteristica distintiva degli animali, poiché il movimento degli animali è notevolmente fluido e complesso. La locomozione richiede un cambiamento nella lunghezza del muscolo quando il muscolo si flette, richiedendo una struttura molecolare che consenta l'accorciamento del muscolo..
Se il tessuto muscolare scheletrico viene esaminato attentamente, si osserva un aspetto a strisce chiamato striatura. Queste "strisce" rappresentano un modello di bande alternate, chiare e scure, corrispondenti a diversi filamenti di proteine. Cioè, queste strisce sono costituite da fibre proteiche intrecciate che compongono ogni sarcomero..
Le fibre muscolari sono costituite da centinaia a migliaia di organelli contrattili chiamati miofibrille; Queste miofibrille sono disposte parallelamente per formare il tessuto muscolare. Tuttavia, le miofibrille stesse sono essenzialmente polimeri, cioè unità ripetitive di sarcomeri..
Le miofibrille sono strutture lunghe e fibrose e sono costituite da due tipi di filamenti proteici impilati uno sopra l'altro..
La miosina è una fibra spessa con una testa globulare e l'actina è un filamento più sottile che interagisce con la miosina durante il processo di contrazione muscolare..
Una data miofibrilla contiene circa 10.000 sarcomeri, ciascuno dei quali è lungo circa 3 micron. Sebbene ogni sarcomero sia piccolo, diversi sarcomeri aggregati coprono la lunghezza della fibra muscolare.
Ogni sarcomero è costituito da fasci spessi e sottili delle proteine sopra menzionate, che insieme sono chiamati miofilamenti..
Ingrandendo una porzione dei miofilamenti si possono identificare le molecole che li compongono. I filamenti spessi sono fatti di miosina, mentre i filamenti fini sono fatti di actina.
L'actina e la miosina sono proteine contrattili che causano l'accorciamento muscolare quando interagiscono tra loro. Inoltre, i filamenti sottili contengono altre proteine con funzione regolatrice chiamate troponina e tropomiosina, che regolano l'interazione tra proteine contrattili..
La funzione principale del sarcomero è quella di consentire a una cellula muscolare di contrarsi. Per fare ciò, il sarcomero deve essere accorciato in risposta a un impulso nervoso..
I filamenti spessi e sottili non si accorciano, ma invece scivolano l'uno sull'altro, provocando l'accorciamento del sarcomero mentre i filamenti rimangono della stessa lunghezza. Questo processo è noto come modello di filamento scorrevole della contrazione muscolare..
Lo scorrimento del filamento genera tensione muscolare, che è senza dubbio il contributo principale del sarcomero. Questa azione conferisce ai muscoli la loro forza fisica..
Una rapida analogia di questo è il modo in cui una lunga scala può essere estesa o piegata a seconda delle nostre esigenze, senza accorciare fisicamente le sue parti metalliche..
Fortunatamente, una recente ricerca offre una buona idea di come funziona questo errore. La teoria del filamento scorrevole è stata modificata per includere il modo in cui la miosina è in grado di attirare l'actina per accorciare la lunghezza del sarcomero..
In questa teoria, la testa globulare della miosina si trova vicino all'actina in un'area chiamata regione S1. Questa regione è ricca di segmenti incernierati che possono piegarsi e quindi facilitare la contrazione..
La flessione S1 può essere la chiave per capire come la miosina sia in grado di "camminare" lungo i filamenti di actina. Ciò si ottiene mediante cicli di legame, contrazione e rilascio finale del frammento di miosina S1..
Quando la miosina e l'actina si uniscono, formano estensioni chiamate "ponti incrociati". Questi ponti trasversali possono essere formati e rotti in presenza (o assenza) di ATP, che è la molecola energetica che rende possibile la contrazione..
Quando l'ATP si lega al filamento di actina, lo sposta in una posizione che espone il suo sito di legame alla miosina. Ciò consente alla testa globulare della miosina di legarsi a questo sito per formare il ponte incrociato..
Questo legame provoca la dissociazione del gruppo fosfato dell'ATP e quindi la miosina inizia la sua funzione. La miosina entra quindi in uno stato di energia inferiore in cui il sarcomero può essere accorciato..
Per rompere il ponte incrociato e consentire alla miosina di legarsi nuovamente all'actina nel ciclo successivo, è necessario il legame di un'altra molecola di ATP alla miosina. Cioè, la molecola ATP è necessaria sia per la contrazione che per il rilassamento..
Le sezioni istologiche del muscolo mostrano le caratteristiche anatomiche dei sarcomeri. I filamenti spessi, composti da miosina, sono visibili e sono rappresentati come la fascia A di un sarcomero.
I sottili filamenti, costituiti da actina, si legano a una proteina nel disco Z (o linea Z) chiamata alfa-actinina, e sono presenti per tutta la lunghezza della banda I e per una parte della banda A.
La regione in cui i filamenti spessi e sottili si sovrappongono ha un aspetto denso, poiché c'è poco spazio tra i filamenti. Quest'area in cui i filamenti sottili e spessi si sovrappongono è molto importante per la contrazione muscolare, poiché è il punto in cui inizia il movimento del filamento..
I filamenti sottili non si estendono completamente nelle bande A, lasciando una regione centrale della banda A che contiene solo filamenti spessi. Questa regione centrale della banda A appare leggermente più chiara del resto della banda A ed è chiamata zona H..
Il centro della zona H ha una linea verticale chiamata linea M, dove le proteine accessorie tengono insieme i filamenti spessi..
I componenti principali dell'istologia di un sarcomero sono riassunti di seguito:
Zona del filamento spesso, composta da proteine della miosina.
Zona centrale della banda A, nessuna sovrapposizione di proteine di actina quando il muscolo è rilassato.
Zona di filamento sottile, composta da proteine di actina (senza miosina).
Sono i confini tra sarcomeri adiacenti, formati da proteine leganti l'actina perpendicolari al sarcomero..
Zona centrale formata da proteine accessorie. Si trovano al centro dello spesso filamento di miosina, perpendicolare al sarcomero.
Come accennato in precedenza, la contrazione si verifica quando filamenti spessi scorrono lungo filamenti sottili in rapida successione per accorciare le miofibrille. Tuttavia, una distinzione cruciale da ricordare è che i miofilamenti stessi non si contraggono; è l'azione di scorrimento che conferisce loro il potere di accorciarsi o allungarsi.
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