Sarkomere definition

en sarkomer er den funktionelle enhed af striated muskel. Det betyder, at det er den mest basale enhed, der udgør vores skeletmuskulatur. Skeletmuskulatur er den muskeltype, der initierer al vores frivillige bevægelse. Heri ligger sarkomerens hovedformål. Sarkomerer er i stand til at indlede stor, fejende bevægelse ved at indgå sammen. Deres unikke struktur gør det muligt for disse små enheder at koordinere vores musklers sammentrækninger.

billedet viser skeletmuskelfiber.

faktisk er muskelens kontraktile egenskaber et definerende kendetegn ved dyr. Animal bevægelse er især glat og kompleks. Behændig bevægelse kræver en ændring i muskel længde som musklen bøjer. Dette kræver en molekylær struktur, der kan forkortes sammen med den forkortede muskel. Sådanne krav findes i sarkomeren.

ved nærmere undersøgelse afgiver skeletmuskelvæv et stribet udseende, kaldet striation. Disse” striber ” afgives af et mønster af skiftende lyse og mørke bånd svarende til forskellige proteinfilamenter. Disse striber dannes af de sammenlåsende fibre, der omfatter hver sarkomer. Tubular fibre kaldet myofibriller er de grundlæggende komponenter, der danner muskelvæv. Imidlertid er myofibriller i det væsentlige polymerer eller gentagne enheder af sarkomere. Myofibriller er fibrøse og lange og lavet af to typer proteinfilament, der stabler oven på hinanden. Myosin er en tyk fiber med et kugleformet hoved, og actin er et tyndere filament, der interagerer med myosin, når vi bøjer.

afbildet er en grundlæggende illustration af skeletmuskulaturens underliggende komponenter ned til sarkomeren.

Sarcomere struktur

når man ser under et mikroskop, er muskelfibre af forskellige længder organiseret i et stablet mønster. Myofibrilstrengene, derved actin og myosin, danner bundter af filament arrangeret parallelt med hinanden. Når en muskel i vores krop trækker sig sammen, forstås det, at den måde, dette sker på, følger glidende filamentteori. Denne teori forudsiger, at en muskel trækker sig sammen, når filamenter får lov til at glide mod hinanden. Denne interaktion er derefter i stand til at give kontraktil kraft. Årsagen til, at sarkomerstrukturen er så afgørende i denne teori, er imidlertid, at en muskel skal fysisk forkortes. Der er således behov for en enhed, der er i stand til at kompensere for forlængelse eller forkortelse af en bøjningsmuskel.den glidende filamentteori blev først stillet af forskere, der havde brugt mikroskopi med høj opløsning og filamentpletter til at observere myosin-og actinfilamenter i aktion på forskellige stadier af sammentrækning. De var i stand til at visualisere den fysiske forlængelse af sarkomeren i sin afslappede tilstand og forkortelsen i sin kontraherede tilstand. Deres observationer førte til opdagelsen af sarkomersoner.

figuren viser strukturen af en sarkomer. (Hvert område er mærket).

de observerede først, at de dynamiske ændringer, der fandt sted, altid skete på de samme steder eller områder. De bemærkede, at et område med gentagen sarkomer, senere kaldet “et band”, opretholdt en konstant længde under sammentrækning. A-båndet har et højere indhold af tykt myosinfilament, som forventet af områdets stivhed. A-båndet er det område i midten af sarkomeren, hvor tykke og tynde filamenter overlapper hinanden. Dette gav forskerne en ide om myosins centrale placering. Inden for a-båndet er h-området, som kun består af tykt myosin. I det væsentlige kan A-båndet antages at omfatte “alle” af myosinet inklusive myosinet sammenflettet med actin ved dets pærehoved. Placeret i hver ende af sarkomerens længde er I-båndet. I-båndene er de to regioner, der udelukkende indeholder tyndt filament. En hurtig måde at huske dette på er, at i-båndet har “tynde, actIn” filamenter. De tykke filamenter er placeret ikke for langt fra stedet for I-båndet; men på begge sider afgrænser deres margener, hvor de tykke filamenter slutter. Ligeledes afgrænser de linjer eller skiver, der giver sarkomerer et stribet udseende under et lysmikroskop, faktisk regionerne mellem tilstødende sarkomerer. M-linjen eller melleminddelingen findes lige midt i å-linjerne og indeholder et mindre vigtigt tredje filament kaldet myomesin.

Filament mental genvej:

Som nævnt før sker sammentrækning, når de tykke filamenter glider langs de tynde filamenter i hurtig rækkefølge for at forkorte myofibrillerne. En afgørende forskel at huske er imidlertid, at myofilamenterne selv ikke trækker sig sammen. Det er den glidende handling, der giver dem deres magt til at forkorte eller forlænge.

Sarkomerfunktion

Filamentglidning genererer muskelspænding, hvilket uden tvivl er sarkomerens vigtigste bidrag. Denne handling giver musklerne deres fysiske kraft. En hurtig analogi af dette er den måde, hvorpå en lang stige kan udvides eller foldes afhængigt af vores behov for den uden fysisk at forkorte dens metaldele.

heldigvis giver nyere forskning os en god ide om, hvordan denne glidning fungerer. Den glidende filamentteori er blevet ændret til at omfatte, hvordan myosin er i stand til at trække på actin for at forkorte længden af sarkomeren. I denne teori er myosins kugleformede hoved placeret tæt på actin i et område kaldet S1-regionen. Denne region er rig på hængslede segmenter, der kan bøjes og dermed lette sammentrækning. Bøjningen af S1 kan være nøglen til at forstå, hvordan myosin er i stand til at “gå” langs længden af actinfilamenterne. Dette opnås ved myosin-actin cykling. Dette er bindingen af myosin S1-fragmentet, dets sammentrækning og dets eventuelle frigivelse.

når myosin og actin binder, danner de udvidelser kaldet “cross-bridges.”Disse krydsbroer kan danne og bryde med tilstedeværelsen (eller fraværet) af ATP. ATP gør S1 sammentrækning mulig. Når ATP binder til actinfilament, flytter den det til en position, der udsætter sit myosinbindingssted. Dette gør det muligt for myosins kugleformede hoved at binde til dette sted for at danne tværbroen. Denne binding får ATP-fosfatgruppen til at dissociere, og myosin initierer således dets kraftslag. Myosin går således ind i en lavere energitilstand, hvor sarkomeren kan forkorte. Desuden skal ATP binde myosin for at bryde tværbroen og tillade myosin at binde actin igen og indlede den næste spasme.

test

1. Hvilket område af sarkomeren opretholder en konstant længde under sammentrækning?
A. s lines
B. A band
C. I band
D. Svar på spørgsmål #1

2. Hvilket af følgende indeholder kun actinfilament?
A. a band
B. H band
C. I band
D. S linje

3. Hvilket af følgende indeholder kun myosinfilament?
A. a band
B. H band
C. I band
D. S linje

• Krans, Jacob et al. (2010). “Den glidende filamentteori om muskelsammentrækning.”Naturuddannelse 3. 3(9):66.
• MH uddannelse (2017). “Animation: Sarkomere Sammentrækning.”Menneskelig Anatomi: Mckinley O’ Loughlin.”Hentet den 2017-6-16 fra http://www.macroevolution.net/sarcomere.html
• grænseløs (2017). “ATP og muskelsammentrækning.”Grænseløs: Muskuloskeletalsystemet. Hentet den 2017-6-15 fra https://www.boundless.com/biology/textbooks/boundless-biology-textbook/the-musculoskeletal-system-38/muscle-contraction-and-locomotion-218/atp-and-muscle-contraction-826-12069/