MIOFIBRILĖS: SAVYBĖS, STRUKTŪRA, SUDĖTIS, FUNKCIJOS - BIOLOGIJA - 2025

Į miofibrilė yra struktūriniai padaliniai raumenų ląstelėse, taip pat žinomas kaip raumenų skaidulų. Jų labai gausu, jie yra išdėstyti lygiagrečiai ir yra įterpti šių ląstelių citozolio.

Sruoginės raumenų ląstelės arba pluoštai yra labai ilgos ląstelės, kurių ilgis yra iki 15 cm ir skersmuo nuo 10 iki 100 μm. Jo plazminė membrana vadinama sarkolemma, o citozolis - sarkoplazma.

Žmogaus raumenų struktūros schema (Šaltinis: Deglr6328 ~ commonswiki, per Wikimedia Commons)

Šiose ląstelėse, be miofibrilių, yra daugybė branduolių ir mitochondrijų, vadinamų sarkosomomis, taip pat ryškus endoplazminis retikulumas, žinomas kaip sarkoplazminis retikulumas.

Miofibrilės yra pripažintos stuburinių gyvūnų raumenų „sutraukiamaisiais elementais“. Jie yra sudaryti iš kelių rūšių baltymų, kurie jiems suteikia elastingumą ir įtraukimą. Be to, jie užima svarbią raumenų skaidulų sarkoplazmos dalį.

Raumenų skaidulų skirtumai

Yra du raumenų skaidulų tipai: dryžuotos ir lygios skaidulos, kurių kiekviena turi anatominį pasiskirstymą ir specifinę funkciją. Miofibrilės yra ypač svarbios ir akivaizdžios juostinėse raumenų skaidulose, sudarančiose skeleto raumenis.

Strijuotos skaidulos rodo pasikartojančias skersines juostas, žiūrint po mikroskopu, ir yra susijusios su griaučių raumenimis ir širdies širdies raumenimis.

Kita vertus, glotnūs pluoštai mikroskopu nerodo tokio paties modelio ir yra būdinguose kraujagyslių ir virškinimo sistemos raumenyse (ir visuose vidaus organuose).

Bendrosios savybės

Miofibrilės yra sudarytos iš dviejų rūšių sutraukiančių gijų (dar vadinamų miofilamentais), kurias savo ruožtu sudaro gijiniai baltymai miozinas ir aktinas, kurie bus aprašyti vėliau.

Skeleto raumenų miofibrilių grafinis vaizdas (Šaltinis: modifikuota iš BruceBlaus per Wikimedia Commons)

Įvairūs tyrėjai nustatė, kad miofibrilių sutraukiamųjų baltymų pusinės eliminacijos periodas svyruoja nuo 5 dienų iki 2 savaičių, todėl raumuo yra labai dinamiškas audinys ne tik susitraukimo, bet ir sintezės bei atsinaujinimo požiūriu. jos konstrukcinių elementų.

Kiekvieno raumens ląstelių ar skaidulų miofibrilio funkcinis vienetas yra vadinamas sarkomeru ir yra apribotas sritimi, vadinama „Z juosta arba linija“, iš kur aktino miofilamentai driekiasi lygiagrečia tvarka.

Kadangi miofibrilės užima didelę sarkoplazmos dalį, šios pluoštinės struktūros riboja ląstelių, kurioms jie priklauso, branduolių vietą ląstelių periferijoje, arti sarkolemmos.

Kai kurios žmogaus patologijos yra susijusios su branduolių poslinkiu į miofibrilinių pluoštų vidų, ir šios žinomos kaip centro branduolio miopatijos.

Miofibrilių formavimasis arba „miofibrillogenezė“

Pirmieji miofibriliai surenkami embriono skeleto raumenų vystymosi metu.

Baltymai, sudarantys sarkomerus (funkcinius miofibrilių vienetus), iš pradžių yra suderinami nuo „premiofibrilių“, sudarytų iš aktino gijų ir nedidelių nesus raumenų miozino II ir α specifinio aktino dalių, galų ir šonų. raumenų.

Kai tai įvyksta, genai, koduojantys širdies ir griaučių α-aktino izoformas, yra išreiškiami skirtingomis proporcijomis raumenų skaidulose. Iš pradžių išreiškiamas didesnis širdies izoformos kiekis, tada jis keičiasi skeleto link.

Susiformavus premiofibriliams, susidarantys miofibriliai susirenka už premiofibrilių susidarymo zonos ir juose nustatoma raumenų miozino II forma.

Šiuo metu miozino gijos lygiuojasi ir kompleksiškai jungiasi su kitais specifiniais mioziną rišančiais baltymais, o taip pat ir su aktino gijomis.

Struktūra ir sudėtis

Kaip prieš akimirką minėta, miofibrilės yra sudarytos iš susitraukiančių baltymų miofilamentų: aktino ir miozino, kurie taip pat žinomi kaip ploni ir stori miofilamentai. Tai matoma po šviesos mikroskopu.

- Ploni miofilamentai

Ploni miofibrilių siūlai yra sudaryti iš baltymo aktino, kurio pluoštinė forma (aktinas F) yra mažesnio dydžio rutulinės formos polimeras (aktinas G).

Gijinės G-aktino (F-aktino) gijos sudaro dvigubą sruogą, susisukančią į spiralę. Kiekvienas iš šių monomerų sveria daugiau ar mažiau 40 kDa ir yra pajėgus surišti mioziną tam tikrose vietose.

Šios gijos yra maždaug 7 nm skersmens ir eina tarp dviejų sričių, vadinamų I juosta ir A juosta. A juostoje šios gijos yra išdėstytos aplink storas gijas antrine šešiakampio forma.

Tiksliau, kiekvienas plonas siūlas yra simetriškai atskirtas nuo trijų storų gijų, o kiekvienas storas siūlas yra apsuptas šešių plonų gijų.

Ploni ir stori siūlai sąveikauja per „skersinius tiltus“, kurie išsikiša iš storų gijų ir atsiranda miofibrilės struktūroje reguliariais atstumais, artimais 14 nm.

Miofibrilų, sudarančių miofibrilius, ir jų skerspjūvio scheminis vaizdas (Šaltinis: „Kamran Maqsood 93“ per „Wikimedia Commons“)

Aktino gijos ir kiti susiję baltymai tęsiasi per Z linijų „kraštus“ ir sutampa su miozino gijomis kiekvieno sarkomero centro link.

- Storieji miofilamentai

Storosios gijos yra miozino II baltymo polimerai (kiekviena 510 kDa) ir juos riboja regionai, vadinami „A juostomis“.

Miozino miofilamentai yra maždaug 16 nm ilgio ir išdėstyti šešiakampiais (jei stebimas miofibrilio skerspjūvis).

Kiekvienas miozino II siūlas yra sudarytas iš daugybės supakuotų miozino molekulių, kurių kiekviena susideda iš dviejų polipeptidinių grandinių, turinčių klubo formos sritį arba „galvą“ ir kurios yra išdėstytos „ryšuliuose“, kad sudarytų gijas.

Abu pluoštai laikomi per jų galus kiekvieno sarkomenro centre, kad kiekvieno miozino „galvos“ būtų nukreiptos link Z linijos, kur pritvirtintos plonos gijos.

Miozino galvutės atlieka labai svarbias funkcijas, nes turi ATP molekulių surišimo vietas ir, be to, raumenų susitraukimo metu sugeba sudaryti kryžminius tiltus, kad galėtų sąveikauti su plonais aktino siūlais.

- Susieti baltymai

Aktino gijos yra „pritvirtintos“ arba „pritvirtintos“ prie raumenų skaidulų plazminės membranos (sarkolemma) dėl jų sąveikos su kitu baltymu, vadinamu distrofinu.

Be to, yra du svarbūs aktiną surišantys baltymai, žinomi kaip troponinas ir tropomiozinas, kurie kartu su aktino siūlais sudaro baltymų kompleksą. Abu baltymai yra būtini norint reguliuoti sąveiką, vykstančią tarp plonų ir storų gijų.

Tropomiozinas taip pat yra dvipusė, siūlinė molekulė, kuri asocijuojasi su aktino spiralėmis, būdingomis griovelių tarp dviejų sruogų srityje. Troponinas yra trišalis rutulinis baltymų kompleksas, išdėstytas intervalais ant aktino gijų.

Šis paskutinis kompleksas veikia kaip nuo kalcio priklausomas „jungiklis“, kuris reguliuoja raumenų skaidulų susitraukimo procesus, todėl jis yra nepaprastai svarbus.

Stuburinių gyvūnų briaunotuose raumenyse taip pat yra dar du baltymai, sąveikaujantys su storu ir plonu siūlu, atitinkamai žinomi kaip titinas ir nebulinas.

Nebulinas atlieka svarbias funkcijas, reguliuodamas aktino gijų ilgį, o titinas dalyvauja miozino gijų palaikyme ir tvirtinime sarkomero, vadinamo M linija, srityje.

Kiti baltymai

Yra ir kitų baltymų, kurie asocijuojasi su storais miofilamentais, vadinamais mioziną rišančiu baltymu C ir myomesinu, kurie yra atsakingi už miozino gijų fiksavimą M linijoje.

funkcijos

Miofibrilės turi esminės įtakos stuburinių gyvūnų judėjimo galimybėms.

Kadangi juos sudaro raumeninio aparato pluoštiniai ir susitraukiantys baltymų kompleksai, jie yra būtini norint reaguoti į nervinius dirgiklius, kurie sukelia judesius ir poslinkius (griaučių griaučių raumenyse).

Neginčijamas skeleto raumenų, turinčių daugiau kaip 40% kūno svorio, dinamines savybes suteikia miofibrilės, kurios tuo pačiu metu turi nuo 50 iki 70% baltymų žmogaus kūne.

Miofibrilės, kaip šių raumenų dalis, atlieka visas jo funkcijas:

- Mechaninė : cheminę energiją paversti mechanine energija jėgai generuoti, laikysenai palaikyti, judesiams sukelti ir kt.

- Metabolinis : kadangi raumuo dalyvauja pagrindinėje energijos apykaitoje ir yra pagrindinių medžiagų, tokių kaip amino rūgštys ir angliavandeniai, saugykla. Tai taip pat prisideda prie šilumos gamybos ir energijos bei deguonies, sunaudojamo fizinės veiklos ar sporto pratimų metu, sunaudojimo.

Kadangi miofibrilės daugiausia sudarytos iš baltymų, jos yra aminorūgščių, kurios padeda palaikyti gliukozės kiekį kraujyje nevalgius ar badaujant, atsargų ir išsiskyrimo vieta.

Taip pat amino rūgščių išsiskyrimas iš šių raumenų struktūrų yra svarbus atsižvelgiant į kitų audinių, tokių kaip oda, smegenys, širdis ir kiti organai, biosintetinius poreikius.

Nuorodos

1. Despopoulos, A., ir Silbernagl, S. (2003). Spalvų fiziologijos atlasas (5-asis leidimas). Niujorkas: „Thieme“.
2. Friedmanas, AL, ir Goldmanas, YE (1996). Skeleto raumenų miofibrilių mechaninis apibūdinimas. „Biofizinis žurnalas“, 71 (5), 2774–2785.
3. „Frontera“, WR, ir Ochala, J. (2014). Skeleto raumenys: trumpa struktūros ir funkcijos apžvalga. „Calcif Tissue Int“, 45 (2), 183–195.
4. Goldspink, G. (1970). Miofibrilių plitimas raumenų skaidulų augimo metu. J. Cell Sct. , 6, 593-603.
5. Murray, R., Bender, D., Botham, K., Kennelly, P., Rodwell, V., & Weil, P. (2009). Harperio iliustruota biochemija (28-asis leidimas). „McGraw-Hill Medical“.
6. Rosen, JN, & Baylies, MK (2017). Miofibrilės išspaudžia branduolius. Gamtos ląstelių biologija, 19 (10).
7. Sanger, J., Wangs, J., Fan, Y., White, J., Mi-Mi, L., Dube, D.,… Pruyne, D. (2016). Miofibrilių surinkimas ir palaikymas raumenų raumenyse. Eksperimentinės farmakologijos vadove (p. 37). Niujorkas, JAV: „Springer“ tarptautinė leidyba Šveicarijoje.
8. Sanger, JW, Wang, J., Fan, Y., White, J., & Sanger, JM (2010). Miofibrilių surinkimas ir dinamika. „Biomedicine and Biotechnology“ žurnalas, 2010, 8.
9. Sobieszek, A., ir Bremel, R. (1975). Slankstelių stuburinių - raumenų miofibrilių ir aktomiozino - paruošimas ir savybės. Europos biochemijos žurnalas, 55 (1), 49–60.
10. Villee, C., Walker, W., ir Smith, F. (1963). Bendroji zoologija (2-asis leidimas). Londonas: „WB Saunders Company“.