Definizione sarcomero

Un sarcomero è l’unità funzionale del muscolo striato. Ciò significa che è l’unità di base che costituisce il nostro muscolo scheletrico. Muscolo scheletrico è il tipo di muscolo che avvia tutto il nostro movimento volontario. Qui sta lo scopo principale del sarcomero. I sarcomeri sono in grado di avviare un movimento ampio e ampio contraendosi all’unisono. La loro struttura unica permette a queste piccole unità di coordinare le contrazioni dei nostri muscoli.

L’immagine raffigura la fibra muscolare scheletrica.

Infatti, le proprietà contrattili del muscolo sono una caratteristica distintiva degli animali. Il movimento degli animali è notevolmente fluido e complesso. Il movimento abile richiede un cambiamento nella lunghezza del muscolo mentre il muscolo si flette. Ciò richiede una struttura molecolare che può accorciare insieme al muscolo accorciamento. Tali requisiti si trovano nel sarcomero.

A un esame più attento, il tessuto muscolare scheletrico emana un aspetto a strisce, chiamato striatura. Queste “strisce” sono emesse da un motivo di bande chiare e scure alternate corrispondenti a diversi filamenti proteici. Queste strisce sono formate dalle fibre ad incastro che compongono ciascun sarcomero. Le fibre tubolari chiamate miofibrille sono i componenti di base che formano il tessuto muscolare. Tuttavia, le miofibrille stesse sono essenzialmente polimeri, o unità ripetute, del sarcomero. Le miofibrille sono fibrose e lunghe e costituite da due tipi di filamenti proteici che si impilano l’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 quando ci flettiamo.

Raffigurato è un’illustrazione di base dei componenti sottostanti del muscolo scheletrico, fino al sarcomero.

Struttura del sarcomero

Se visti al microscopio, le fibre muscolari di varie lunghezze sono organizzate in uno schema impilato. I fili di miofibrile, quindi actina e miosina, formano fasci di filamenti disposti paralleli tra loro. Quando un muscolo nel nostro corpo si contrae, si capisce che il modo in cui ciò accade segue la teoria del filamento scorrevole. Questa teoria prevede che un muscolo si contragga quando i filamenti possono scivolare l’uno contro l’altro. Questa interazione, quindi, è in grado di produrre forza contrattile. Tuttavia, la ragione per cui la struttura del sarcomero è così cruciale in questa teoria è che un muscolo deve accorciarsi fisicamente. Pertanto, vi è la necessità di un’unità in grado di compensare l’allungamento o l’accorciamento di un muscolo flettente.

La teoria del filamento scorrevole è stata postulata per la prima volta da scienziati che avevano usato microscopia ad alta risoluzione e macchie di filamenti per osservare i filamenti di miosina e actina in azione in vari stadi di contrazione. Sono stati in grado di visualizzare l’allungamento fisico del sarcomero nel suo stato rilassato e l’accorciamento nel suo stato contratto. Le loro osservazioni hanno portato alla scoperta di zone sarcomeriche.

La figura raffigura la struttura di un Sarcomero. (Ogni zona è etichettata).

Per prima cosa hanno osservato che i cambiamenti dinamici che stavano avvenendo avvenivano sempre negli stessi punti o zone. Hanno notato che una zona di sarcomeri ripetuti, in seguito chiamata “banda A”, ha mantenuto una lunghezza costante durante la contrazione. La banda A ha un contenuto più elevato di filamento di miosina spessa, come previsto dalla rigidità dell’area. La banda A è l’area al centro del sarcomero dove si sovrappongono filamenti spessi e sottili. Ciò ha dato ai ricercatori un’idea della posizione centrale della miosina. All’interno della banda A c’è la zona H, che è l’area composta solo da miosina spessa. Essenzialmente, si può pensare che la banda A includa “tutti” della miosina compresa la miosina intrecciata con l’actina alla sua testa bulbosa. Situato su ciascuna estremità della lunghezza del sarcomero è la banda I. Le bande I sono le due regioni che contengono esclusivamente filamenti sottili. Un modo rapido per ricordare questo è che la I band ha filamenti “sottili, actina”. I filamenti spessi si trovano non troppo lontano dal sito della banda I; ma su entrambi i lati, i loro margini delineano dove finiscono i filamenti spessi. Allo stesso modo, le linee Z o i dischi che danno ai sarcomeri un aspetto a strisce sotto un microscopio ottico delineano effettivamente le regioni tra i sarcomeri adiacenti. La linea M, o divisione centrale, si trova proprio nel mezzo delle linee Z e contiene un terzo filamento meno importante chiamato miomesina.

Scorciatoia mentale del filamento:

Come accennato prima, la contrazione avviene quando i filamenti spessi scivolano lungo i 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 scorrevole che conferisce loro il potere di accorciare o allungare.

Funzione sarcomero

Lo scorrimento del filamento genera tensione muscolare, che è senza dubbio il principale contributo 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.

Per fortuna, una recente ricerca ci dà una buona idea di come funziona questo scorrevole. La teoria del filamento scorrevole è stata modificata per includere come la miosina è in grado di tirare 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 di S1 può essere la chiave per capire come la miosina è in grado di” camminare ” lungo la lunghezza dei filamenti di actina. Questo si ottiene ciclando miosina-actina. Questo è il legame del frammento di miosina S1, la sua contrazione e il suo eventuale rilascio.

Quando miosina e actina si legano, formano estensioni chiamate “cross-bridges.”Questi ponti incrociati possono formarsi e rompersi con la presenza (o assenza) di ATP. ATP rende possibile la contrazione di S1. Quando l’ATP si lega al filamento di actina, lo sposta in una posizione che espone il suo sito di legame con la miosina. Ciò consente alla testa globulare della miosina di legarsi a questo sito per formare il ponte trasversale. Questo legame provoca la dissociazione del gruppo fosfato dell’ATP e quindi la miosina avvia il suo colpo di potenza. La miosina entra così in uno stato di energia inferiore in cui il sarcomero può accorciarsi. Inoltre, l’ATP deve legare la miosina per rompere il ponte trasversale e consentire alla miosina di ri-legare l’actina e avviare lo spasmo successivo.

Quiz

1. Quale zona del sarcomero mantiene una lunghezza costante durante la contrazione?
Linee A. Z
Banda B. A
banda C. I
D. S zone

2. Quale dei seguenti contiene solo filamenti di actina?
A. A band
B. H band
C. I band
D. Z line

3. Quale dei seguenti contiene solo filamenti di miosina?
A. A band
B. H band
C. I band
D. Z line

• Krans, Jacob et al. (2010). “The sliding filament theory of muscle contraction.”Educazione alla natura 3. 3(9):66.
• MH Istruzione (2017). “Animation: Sarcomere Contraction.”Anatomia umana: Mckinley O’Loughlin.”Recuperato il 2017-6-16 da http://www.macroevolution.net/sarcomere.html
• Boundless (2017). “ATP e contrazione muscolare.”Boundless: Il sistema muscolo-scheletrico. Il 2017-6-15 da https://www.boundless.com/biology/textbooks/boundless-biology-textbook/the-musculoskeletal-system-38/muscle-contraction-and-locomotion-218/atp-and-muscle-contraction-826-12069/