MYOFILAMENTS: ประเภทโครงสร้างและองค์กร - ชีววิทยา

myofilamentsเป็นโปรตีนที่หดตัวของ myofibrils ซึ่งเป็นหน่วยโครงสร้างของเซลล์กล้ามเนื้อเซลล์ยาวเส้นใยกล้ามเนื้อเรียกว่า

เส้นใยกล้ามเนื้อและส่วนประกอบมีชื่อเฉพาะ ตัวอย่างเช่นเมมเบรนไซโทพลาสซึมไมโทคอนเดรียและเรติคูลัมเอนโดพลาสมิกเรียกว่า sarcolemma, sarcoplasm, sarcosomes และ sarcoplasmic reticulum ตามลำดับ

โครงสร้างของ myofilaments (ที่มา: Mikael Häggströmใช้โดยได้รับอนุญาตผ่าน Wikimedia Commons)

ในทำนองเดียวกันองค์ประกอบหดตัวภายในเรียกว่า myofibrils; และโปรตีนที่หดตัวซึ่งประกอบเป็นไมโอไฟบริลเรียกว่าไมโอฟิลาเมนต์

myofilaments มีสองประเภท: บางและหนา เส้นใยแบบบางส่วนใหญ่ประกอบด้วยโปรตีน 3 ชนิด ได้แก่ F-actin, tropomyosin และ troponin เส้นใยหนาสำหรับส่วนของมันประกอบด้วยโปรตีนอื่นที่เรียกว่าไมโอซิน II เท่านั้น

นอกจากนี้ยังมีโปรตีนอื่น ๆ ที่เกี่ยวข้องกับเส้นใยทั้งหนาและบาง แต่สิ่งเหล่านี้ไม่มีหน้าที่หดตัว แต่มีโครงสร้างมากกว่าซึ่ง ได้แก่ ไทตินและเนบิวลิน

ประเภทของเส้นใยกล้ามเนื้อ

การจัดเรียงเฉพาะของ myofilaments ที่ประกอบเป็น myofibrils ก่อให้เกิดเส้นใยกล้ามเนื้อสองประเภท: เส้นใยกล้ามเนื้อลายและเส้นใยกล้ามเนื้อเรียบ

เส้นใยกล้ามเนื้อลายเมื่อตรวจด้วยกล้องจุลทรรศน์แบบออปติคัลจะแสดงรูปแบบของแถบหรือแถบตามขวางที่เกิดขึ้นซ้ำ ๆ ทั่วทั้งพื้นผิวและทำให้ชื่อของกล้ามเนื้อประกอบด้วยกล้ามเนื้อลาย เส้นใยกล้ามเนื้อมีโครงร่างและการเต้นของหัวใจมีสองประเภท

เส้นใยกล้ามเนื้อที่ไม่แสดงรูปแบบของแถบตามขวางนี้เรียกว่าเส้นใยเรียบ พวกมันเป็นสิ่งที่ประกอบเป็นกล้ามเนื้อของผนังหลอดเลือดและอวัยวะภายใน

โครงสร้าง

myofilaments บาง ๆ

ไมโอฟิลาเมนต์เหล่านี้ประกอบด้วย F actin และโปรตีนที่เกี่ยวข้อง 2 ชนิด ได้แก่ tropomyosin และ troponin ซึ่งมีหน้าที่ควบคุม

F actin หรือแอคตินแบบเส้นใยเป็นโพลีเมอร์ของโปรตีนทรงกลมขนาดเล็กอีกตัวหนึ่งเรียกว่า G actin หรือ globular actin โดยมีน้ำหนักโมเลกุลประมาณ 42 kDa มีไซต์ที่มีผลผูกพันสำหรับไมโอซินและถูกจัดเรียงเป็นโซ่สองเส้นโดยจัดเป็นเกลียวคู่ซึ่งประกอบด้วยโมโนเมอร์ประมาณ 13 โมโนเมอร์ต่อเทิร์น

เส้นใย F-actin มีลักษณะเป็นสองขั้ว: ขั้วหนึ่งขั้วบวกตรงไปยังดิสก์ Z และอีกขั้วลบหนึ่งถูกกำจัดไปที่กึ่งกลางของ sarcomere

Tropomyosin ยังประกอบด้วยโซ่คู่โพลีเปปไทด์เกลียวคู่ เป็นโปรตีน 64 kDa ที่สร้างเส้นใยที่อยู่ในร่องที่เหลือโดยโซ่เกลียวคู่ของเส้นใย F-actin แบบบางราวกับว่า "เติม" ช่องว่างในเกลียว

ในขณะที่อยู่เฉยๆ tropomyosin จะครอบคลุมหรือ "ครอบคลุม" บริเวณที่มีผลผูกพันของแอกตินสำหรับไมโอซินเพื่อป้องกันการทำงานร่วมกันของโปรตีนทั้งสองซึ่งเป็นสาเหตุของการหดตัวของกล้ามเนื้อ รอบ ๆ เส้นใยบาง ๆ และประมาณ 25-30 ม. จากจุดเริ่มต้นของแต่ละ tropomyosin เป็นโปรตีนอื่นที่เรียกว่าโทรโปนิน

Troponin (Tn) เป็นโปรตีนคอมเพล็กซ์ที่ประกอบด้วยสามหน่วยย่อยของโพลีเปปไทด์ทรงกลมที่เรียกว่าโทรโปนิน T, C และ I แต่ละโมเลกุลของโทรโปนินมีส่วนประกอบของโทรโปนินที่เกี่ยวข้องซึ่งควบคุมมันและร่วมกันรับผิดชอบในการควบคุมการเริ่มต้นและการสิ้นสุด ของการหดตัวของกล้ามเนื้อ

myofilaments หนา

เส้นใยหนาเป็นโพลีเมอร์ของไมโอซิน II ซึ่งมีน้ำหนัก 510 kDa และประกอบด้วยโซ่หนัก 222 kDa สองเส้นและโซ่เบาสี่เส้น โซ่ไฟมีสองประเภทคือโซ่ไฟที่จำเป็น 18 kDa และโซ่ไฟบังคับ 22 kDa

โซ่หนัก myosin II แต่ละอันอยู่ในรูปของแท่งที่มีส่วนหัวทรงกลมขนาดเล็กที่ส่วนท้ายซึ่งทำหน้าที่ได้เกือบ90⁰และมีจุดยึดสองแห่งคือหนึ่งสำหรับแอกตินและอีกอันสำหรับ ATP นี่คือสาเหตุที่โปรตีนเหล่านี้อยู่ในตระกูล ATPases

เส้นใยหนาประกอบด้วยโมเลกุล myosin II มากกว่า 200 โมเลกุล หัวทรงกลมของแต่ละโมเลกุลเหล่านี้ทำหน้าที่เหมือน "ไม้พาย" ในระหว่างการหดตัวโดยจะดันแอกตินที่มันติดอยู่เพื่อให้มันเลื่อนเข้าหากึ่งกลางของซิงเกอร์

องค์กร

ในเส้นใยกล้ามเนื้อโครงร่าง myofibrils ครอบครองส่วนใหญ่ของ sarcoplasm และจัดเรียงตามลำดับตามยาวตลอดทั้งเซลล์

ในส่วนตามยาวที่มองเห็นด้วยกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงจะสังเกตเห็นแถบแสงที่เรียกว่า Bands I และแถบสีเข้มเรียกว่า Bands A แถบเหล่านี้สอดคล้องกับการจัดเรียงลำดับของ myofibrils และด้วยเหตุของ myofilaments ที่ประกอบขึ้น

ตรงกลางของ Band I มีเส้นสีเข้มและบาง ๆ เรียกว่า Line หรือ Z Disk ตรงกลางของ Band A แต่ละอันมีพื้นที่เบากว่าที่เรียกว่า Band H ซึ่งแบ่งจากส่วนกลางด้วยเส้นสีเข้มที่เรียกว่า Line M .

คั่นระหว่างเส้น Z สองเส้นมีการอธิบายโครงสร้างที่เรียกว่า sarcomere ซึ่งเป็นหน่วยการทำงานของกล้ามเนื้อโครงร่าง sarcomere ประกอบด้วย myofilaments หดตัวจัดเรียงอย่างเป็นระเบียบในแถบ A, H และ hemi-band I ที่ปลายแต่ละด้าน

แถบ I มีเฉพาะเส้นใยบาง ๆ แถบ A มีเส้นใยหนาพันที่ปลายทั้งสองข้างด้วยเส้นใยละเอียดและแถบ H มีเฉพาะเส้นใยหนาเท่านั้น

myofilaments จัดอยู่ใน sarcomeres อย่างไร?

ไมโอฟิลาเมนต์ทั้งแบบหนาและแบบบางสามารถมองเห็นได้โดยการตรวจตัวอย่างกล้ามเนื้อโครงร่างด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน สิ่งเหล่านี้มีการกล่าวถึง "interdigitate" หรือ "intertwine" ซึ่งกันและกันในการจัดเรียงตามลำดับเรียงลำดับและขนานกัน

เส้นใยแบบบางมีต้นกำเนิดจากแผ่น Z และขยายออกไปในแต่ละด้านในทิศทางตรงกันข้ามและไปทางตรงกลางของแต่ละแผ่นที่อยู่ติดกัน จากแผ่น Z ที่ปลายแต่ละด้านของ sarcomere ในกล้ามเนื้อที่ผ่อนคลายแอกตินจะเดินทางไปยังจุดเริ่มต้นของแถบ H ในแต่ละด้าน

ดังนั้นในเส้นใยกล้ามเนื้อของกล้ามเนื้อโครงร่างที่ผ่อนคลาย myofilaments หนาจึงครอบครองบริเวณส่วนกลางที่เป็นแถบสีเข้มหรือแถบ A และเส้นใยบาง ๆ จะขยายออกไปทั้งสองข้างของเนื้อผ้าโดยไม่ต้องไปถึงกึ่งกลางของมัน

ในภาพตัดขวางในบริเวณที่เส้นใยหนาและเส้นบางซ้อนทับกันสามารถสังเกตเห็นรูปแบบหกเหลี่ยมซึ่งมีเส้นใยหนาอยู่ตรงกลางและเส้นบาง ๆ หกเส้นที่ล้อมรอบและอยู่ที่ขอบแต่ละด้านของรูปหกเหลี่ยม .

องค์กรของ myofilaments ใน sarcomere นี้ถูกเก็บรักษาไว้โดยการทำงานของชุดโปรตีนที่เกี่ยวข้องกับ myofilaments และมีหน้าที่โครงสร้างซึ่งสามารถเน้นไทตินอัลฟาแอกตินเนบูลินไมโอซินและโปรตีนซีได้ .

กลไกการหดตัว

เมื่ออะซิทิลโคลีน (สารสื่อประสาท) ถูกปล่อยเข้าไปในแผ่นเซลล์ประสาทและกล้ามเนื้อโดยการกระตุ้นของเซลล์ประสาทของกล้ามเนื้อเส้นใยของกล้ามเนื้อจะถูกกระตุ้นและช่องแคลเซียมที่มีแรงดันไฟฟ้าของเรติคูลัม sarcoplasmic จะเปิดออก

แคลเซียมจับตัวกับโทรโปนินซีส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงตามรูปแบบของโทรโปมิโอซินเผยให้เห็นไซต์ที่ใช้งานของแอกตินจึงเริ่มหดตัว เมื่อระดับแคลเซียมลดลง tropomyosin จะกลับสู่ตำแหน่งเริ่มต้นและการหดตัวจะสิ้นสุดลง

การเปิดเผยไซต์ที่มีผลผูกพันกับแอกตินกับไมโอซินช่วยให้โปรตีนทั้งสองจับกันและไมโอซินจะดันแอคตินไปที่กึ่งกลางของซาร์คาเมียร์โดยเลื่อนไปที่ไมโอซิน

ในระหว่างการหดตัวของกล้ามเนื้อเส้น Z ของแต่ละ sarcomere เข้าหาศูนย์กลางเข้าหาเส้น M เพิ่ม interdigitation ระหว่าง actin และ myosin และลดขนาดของแถบ I และ H ระดับของการย่อจะขึ้นอยู่กับผลรวม ของการสั้นลงของแต่ละ sarcomeres ของกล้ามเนื้อที่หดตัว

อ้างอิง

เบิร์น, อาร์, และเลวี่, M. (1990). สรีรวิทยา. มอสบี้; International Edition.
ฟ็อกซ์ SI (2549). สรีรวิทยาของมนุษย์ (ฉบับที่ 9) นิวยอร์กสหรัฐอเมริกา: McGraw-Hill Press
Gartner, L. และ Hiatt, J. (2002). Text Atlas of Histology (2nd ed.) เม็กซิโก DF: McGraw-Hill Interamericana Editores
Murray, R. , Bender, D. , Botham, K. , Kennelly, P. , Rodwell, V. , & Weil, P. (2009) ชีวเคมีในภาพประกอบของ Harper (28th ed.) การแพทย์ McGraw-Hill
Rawn, JD (1998). ชีวเคมี. เบอร์ลิงตันแมสซาชูเซตส์: Neil Patterson Publishers
Ross, M. , & Pawlina, W. (2006). จุลกายวิภาคศาสตร์เนื้อเยื่อ ข้อความและแผนที่ที่มีความสัมพันธ์ของเซลล์และอณูชีววิทยา (ฉบับที่ 5) Lippincott Williams และ Wilkins
เวสต์เจ. (1998). พื้นฐานทางสรีรวิทยาของการปฏิบัติทางการแพทย์ (ฉบับที่ 12) Mexico DF: กองบรรณาธิการMédica Panamericana

MYOFILAMENTS: ประเภทโครงสร้างและองค์กร - ชีววิทยา - 2026