sarcomeerdefinitie

een sarcomeer is de functionele eenheid van dwarsgestreepte spieren. Dit betekent dat het de meest elementaire eenheid is die onze skeletspieren vormt. Skeletspieren zijn het spiertype dat al onze vrijwillige beweging initieert. Hierin ligt het hoofddoel van de sarcomere. Sarcomeres zijn in staat om grote, vegen beweging te initiëren door samen te trekken. Dankzij hun unieke structuur kunnen deze kleine eenheden de samentrekkingen van onze spieren coördineren.

de afbeelding toont skeletspiervezel.

in feite zijn de contractiele eigenschappen van spieren een kenmerkend kenmerk van dieren. De beweging van dieren is bijzonder soepel en complex. Handige beweging vereist een verandering in de spierlengte als de spier buigt. Dit vraagt om een moleculaire structuur die samen met de verkorte spier kan verkorten. Dergelijke vereisten zijn te vinden in de sarcomere.

bij nadere inspectie geeft skeletspierweefsel een gestreept uiterlijk, striatie genaamd. Deze “strepen” worden afgegeven door een patroon van afwisselende lichte en donkere banden die overeenkomen met verschillende eiwit filamenten. Deze strepen worden gevormd door de in elkaar grijpende vezels die elk sarcomeer omvatten. Buisvormige vezels genaamd myofibrils zijn de basiscomponenten die spierweefsel vormen. Echter, myofibrillen zelf zijn in wezen polymeren, of herhalende eenheden, van sarcomere. Myofibrillen zijn vezelig en lang, en gemaakt van twee soorten eiwit filament die stapelen op elkaar. Myosin is een dikke vezel met een bolvormig hoofd,en actin is een dunner gloeidraad dat met myosin in wisselwerking staat wanneer wij flex.

afgebeeld is een basisillustratie van de onderliggende componenten van skeletspieren, tot aan het sarcomeer.

Sarcomeerstructuur

wanneer onder een microscoop bekeken, worden spiervezels van verschillende lengtes georganiseerd in een gestapeld patroon. De bundels van myofibril, daardoor actin en myosin, vormen bundels van gloeidraad die parallel aan elkaar worden gerangschikt. Wanneer een spier in ons lichaam samentrekt, is het duidelijk dat de manier waarop dit gebeurt de glijdende filament theorie volgt. Deze theorie voorspelt dat een spier samentrekt wanneer filamenten tegen elkaar mogen glijden. Deze interactie is dan in staat om contractiele kracht op te leveren. Echter, de reden dat de sarcomere structuur is zo cruciaal in deze theorie is dat een spier moet fysiek verkorten. Er is dus behoefte aan een eenheid die het verlengen of verkorten van een buigende spier kan compenseren.

De glijdende gloeidraadtheorie werd eerst gesteld door wetenschappers die hoge-resolutiemicroscopie en gloeidraadvlekken hadden gebruikt om myosine-en actinefilamenten in actie in verschillende stadia van samentrekking waar te nemen. Ze waren in staat om de fysieke verlenging van het sarcomeer in zijn ontspannen toestand te visualiseren, en de verkorting in zijn gecontracteerde toestand. Hun waarnemingen leidden tot de ontdekking van sarcomere zones.

De figuur toont de structuur van een Sarcomere. (Elke zone is gelabeld).

ze merkten eerst dat de dynamische veranderingen die plaatsvonden altijd plaatsvonden op dezelfde plekken of zones. Ze merkten op dat één zone van herhaalde sarcomere, later de “a band” genoemd, een constante lengte behield tijdens het samentrekken. De a band heeft een hoger gehalte aan Dikke myosine filament, zoals verwacht door de stijfheid van het gebied. De a-band is het gebied in het centrum van het sarcomeer waar dikke en dunne filamenten elkaar overlappen. Dit gaf onderzoekers een idee van de centrale locatie van myosin. Binnen de a-band is de H-zone, dat is het gebied dat alleen bestaat uit dikke myosine. In wezen, de a band kan worden gedacht om “alle” van de myosin met inbegrip van de myosin verstrengeld met actin op zijn bolvormige hoofd omvatten. Aan elk uiteinde van de sarcomere is de I-band te vinden. De I-banden zijn de twee gebieden die uitsluitend dun filament bevatten. Een snelle manier om dit te onthouden is dat de I band “dunne, actIn” filamenten heeft. De dikke filamenten bevinden zich niet al te ver van de plaats van de I band; maar aan beide zijden, hun marges bepalen waar de dikke filamenten eindigen. Ook de Z-lijnen of schijven die sarcomeren een gestreept uiterlijk geven onder een lichtmicroscoop, bepalen eigenlijk de gebieden tussen aangrenzende sarcomeren. De M-lijn, of middelste divisie, wordt gevonden recht in het midden van de Z-lijnen en bevat een minder belangrijke derde gloeidraad genoemd myomesin.

filament mental shortcut:

zoals eerder vermeld, treedt samentrekking op wanneer de dikke filamenten snel achter elkaar langs de dunne filamenten glijden om de myofibrillen te verkorten. Echter, een cruciaal onderscheid om te onthouden is dat de myofilamenten zelf niet samentrekken. Het is de glijdende actie die hen hun kracht geeft om te verkorten of te verlengen.

Sarcomeerfunctie

gloeidraad glijden genereert spierspanning, wat zonder twijfel de belangrijkste bijdrage van het sarcomeer is. Deze actie verleent de spieren hun fysieke kracht. Een snelle analogie hiervan is de manier waarop een lange ladder kan worden verlengd of gevouwen afhankelijk van onze behoeften, zonder fysiek inkorten van de metalen onderdelen.

Gelukkig geeft recent onderzoek ons een goed idee van hoe deze sliding werkt. De glijdende gloeidraadtheorie is gewijzigd om te omvatten hoe myosin actin kan trekken om de lengte van sarcomere te verkorten. In deze theorie, wordt het bolvormige hoofd van myosin gevestigd dicht bij actin in een gebied genoemd het gebied S1. Deze regio is rijk aan scharnierende segmenten die kunnen buigen en dus samentrekking vergemakkelijken. Het buigen van S1 kan de sleutel tot het begrijpen zijn hoe myosin kan” lopen ” langs de lengte van de actin gloeidraden. Dit wordt bereikt door myosine-actin het fietsen. Dit is de band van het fragment van myosin S1, zijn samentrekking, en zijn uiteindelijke versie.

wanneer myosine en actin binden, vormen ze uitbreidingen genaamd ” cross-bridges.”Deze kruisbruggen kunnen zich vormen en breken met de aanwezigheid (of afwezigheid) van ATP. ATP maakt samentrekking van S1 mogelijk. Wanneer ATP aan actin gloeidraad bindt, beweegt het het in een positie die zijn myosin bindende plaats blootstelt. Dit staat het bolvormige hoofd van myosin toe om aan deze plaats te binden om de kruis-brug te vormen. Deze band veroorzaakt de fosfaatgroep van ATP om te scheiden, en zo myosin initieert zijn machtslag. Myosine komt zo in een lagere energietoestand waar het sarcomeer kan verkorten. Bovendien moet ATP myosin binden om de cross-bridge te breken, en myosin toestaan om actin opnieuw te binden en het volgende spasme in werking te stellen.

Quiz

1. Welke zone van het sarcomeer behoudt een constante lengte tijdens het samentrekken?
A. Z lijnen
B. a band
C. I band
D. S zone

2. Welke van de volgende producten bevat alleen actine filament?
A. A band
B. H band
C. I band
D. z regel

3. Welke van de volgende producten bevat alleen myosine filament?
A. A band
B. H band
C. I band
D. z regel

• Krans, Jacob et al. (2010). “The sliding filament theory of muscle samentrekking.”Natuuronderwijs 3. 3(9):66.
• MH onderwijs (2017). “Animation: Sarcomere Contraction.”Human Anatomy: Mckinley O’ Loughlin.”Retrieved on 2017-6-16 from http://www.macroevolution.net/sarcomere.html
• Boundless (2017). ATP en spiercontractie.”Boundless: The Musculoskeletal System. Geraadpleegd op 2017-6-15 van https://www.boundless.com/biology/textbooks/boundless-biology-textbook/the-musculoskeletal-system-38/muscle-contraction-and-locomotion-218/atp-and-muscle-contraction-826-12069/