甲肌节是骨骼肌,即,骨骼肌和心肌的基本功能单元。骨骼肌是用于自愿运动的一种肌肉,而心肌是属于心脏的一部分的肌肉。
说肌节是功能单元,意味着收缩所必需的所有成分都包含在每个肌节中。实际上,骨骼肌是由数百万个细小的肉瘤组成,这些肉瘤在每次肌肉收缩时都会分别缩短。
肌节的显微照片(上图)及其表示(下图)
这就是肌节的主要目的。肉瘤能够通过一致收缩来引发大动作。其独特的结构使这些小单元可以协调肌肉的收缩。
实际上,肌肉的收缩特性是动物的基本特征,因为动物的运动非常平稳和复杂。运动需要在弯曲时改变肌肉的长度,这需要使肌肉缩短的分子结构。
结构和零件
如果仔细检查骨骼肌组织,则会观察到称为条纹的条纹外观。这些“条纹”代表对应于不同蛋白质细丝的明暗交替的条带图案。也就是说,这些条纹由组成每个肌节的交织蛋白纤维组成。
肌原纤维
肌纤维由成百上千的称为肌原纤维的收缩细胞器组成。这些肌原纤维平行排列以形成肌肉组织。然而,肌原纤维本身本质上是聚合物,即肉瘤的重复单元。
肌原纤维是长的纤维状结构,由两种类型的蛋白质丝构成,它们彼此堆叠。
肌球蛋白和肌动蛋白
肌球蛋白是具有球形头部的粗纤维,肌动蛋白是在肌肉收缩过程中与肌球蛋白相互作用的细丝。
给定的肌原纤维含有大约10,000个肉瘤,每个肉瘤的长度约为3微米。尽管每个肌节都很小,但几个聚集的肉瘤跨越了肌纤维的长度。
肌丝
每个肌节由上述蛋白质的细束和细束组成,它们一起称为肌丝。
通过扩大一部分肌丝,可以鉴定出组成它们的分子。粗丝由肌球蛋白制成,细丝由肌动蛋白制成。
肌动蛋白和肌球蛋白是可收缩的蛋白质,当它们彼此相互作用时会导致肌肉缩短。此外,细丝还包含其他具有调节功能的蛋白,称为肌钙蛋白和原肌球蛋白,它们调节收缩蛋白之间的相互作用。
特征
肌节的主要功能是使肌肉细胞收缩。为此,肌节必须根据神经冲动而缩短。
粗细的细丝不会缩短,而是彼此滑动,导致肌节缩短,而细丝保持相同的长度。这个过程被称为肌肉收缩的滑丝模型。
细丝的滑动会产生肌肉张力,这无疑是肌节的主要作用。此动作使肌肉发挥出自己的体力。
一个快速的比喻是根据我们的需要延长或折叠长梯的方式,而无需实际缩短其金属零件。
肌球蛋白参与
幸运的是,最近的研究提供了关于这张纸条如何工作的好主意。滑动丝理论已被修改,以包括肌球蛋白如何能够拉动肌动蛋白以缩短肌小节的长度。
在这种理论中,肌球蛋白的球状头位于肌动蛋白附近,称为S1区域。该区域富含可弯曲的铰接段,因此有利于收缩。
S1弯曲可能是了解肌球蛋白如何沿肌动蛋白丝“行走”的关键。这可以通过循环肌球蛋白S1片段,收缩和最终释放来实现。
肌球蛋白和actiba的联盟
当肌球蛋白和肌动蛋白结合在一起时,它们形成称为“跨桥”的延伸。这些跨桥可以在存在或不存在ATP的情况下形成和破坏,ATP是使收缩成为可能的高能分子。
当ATP与肌动蛋白丝结合时,它将其移动到暴露其肌球蛋白结合位点的位置。这使得肌球蛋白的球状头部结合至该位点以形成跨桥。
该结合导致ATP的磷酸基团解离,因此肌球蛋白开始其功能。然后,肌球蛋白进入较低能量状态,其中肌节可以缩短。
为了打破跨桥并允许肌球蛋白在下一个循环中再次结合肌动蛋白,另一个ATP分子与肌球蛋白的结合是必要的。即,ATP分子对于收缩和松弛都是必需的。
组织学
肌肉的组织学切片显示了肉瘤的解剖特征。由肌球蛋白组成的粗细丝是可见的,并表示为肌节的A带。
由肌动蛋白组成的细丝与Z盘(或Z线)中一种称为α-肌动蛋白的蛋白质结合,并存在于整个I带和A带的一部分中。
粗细丝重叠的区域具有密集的外观,因为细丝之间的空间很小。细丝和粗丝重叠的区域对于肌肉收缩非常重要,因为它是细丝开始运动的位置。
细丝没有完全延伸到A带中,而留下了仅包含粗丝的A带中心区域。频段A的中央区域看起来比频段A的其余部分轻一些,称为区域H。
H区域的中心有一条垂直线,称为M线,其中辅助蛋白将粗细丝保持在一起。
肌节组织学的主要成分总结如下:
乐队A
粗丝区,由肌球蛋白组成。
H区
中央A带区域,肌肉放松时不会重叠肌动蛋白。
乐队I
细丝区,由肌动蛋白组成(不含肌球蛋白)。
Z盘
它们是相邻的肉瘤之间的边界,由与肌节垂直的肌动蛋白结合蛋白组成。
M线
由辅助蛋白形成的中央区。它们位于肌球蛋白粗丝的中心,垂直于肌节。
如前所述,当粗丝沿着细丝快速连续滑动以缩短肌原纤维时,就会发生收缩。但是,要记住的一个关键区别是肌丝本身不会收缩。正是滑动作用赋予了他们缩短或拉长力量的能力。
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