SARCÒMER: ESTRUCTURA I PARTS, FUNCIONS I HISTOLOGIA - ANATOMIA I FISIOLOGIA - 2025

Un sarcòmer és la unitat funcional fonamental de l'múscul estriat, és a dir, de l'múscul esquelètic i cardíac. El múscul esquelètic és el tipus de múscul que s'utilitza en moviment voluntari i el múscul cardíac és el múscul que forma part de el cor.

Dir que el sarcòmer és la unitat funcional vol dir que tots els components necessaris per a la contracció estan continguts en cada sarcòmer. De fet, el múscul estriat està compost per milions de petits sarcòmers que s'escurcen, individualment, amb cada contracció muscular.

Micrografia d'un sarcòmer (a dalt) i la seva representació (baix)

Aquí radica el principal propòsit de l'sarcòmer. Els sarcòmers són capaços d'iniciar grans moviments a l'contreure a l'uníson. La seva estructura única permet que aquestes petites unitats coordinen les contraccions dels músculs.

De fet, les propietats contràctils del múscul són una característica definitòria dels animals, ja que el moviment dels animals és notablement suau i complex. La locomoció requereix un canvi en la longitud del múscul a mesura que aquest es flexiona, el que requereix una estructura molecular que permeti l'escurçament del múscul.

Estructura i parts

Si s'examina de prop el teixit de l'múscul esquelètic, s'observa una aparença ratllada anomenada estriació. Aquestes «ratlles» representen un patró de bandes alternes, clares i fosques, que corresponen a diferents filaments proteics. És a dir, aquestes ratlles estan formades per fibres de proteïnes entrellaçades que componen cada sarcòmer.

miofibril

Les fibres musculars es componen de centenars a milers d'orgànuls contràctils anomenats miofibril; aquestes miofibril·les es disposen paral·lelament per formar el teixit muscular. No obstant això, les miofibril·les en si mateixes són essencialment polímers, és a dir, unitats repetitives de sarcòmers.

Les miofibril·les són estructures fibroses i llargues, i estan fetes de dos tipus de filaments proteics que s'apilen un damunt d'l'altre.

Miosina i actina

La miosina és una fibra gruixuda amb un cap globular, i l'actina és un filament més prim que interactua amb la miosina durant el procés de contracció muscular.

Una miofibrilla donada conté aproximadament 10 000 sarcòmers, cadascun dels quals té aproximadament 3 micròmetres de longitud. Si bé cada sarcòmer és petit, diversos sarcòmers agregats abasten la longitud de la fibra muscular.

miofilaments

Cada sarcòmer consisteix en feixos gruixuts i prims de les proteïnes esmentades anteriorment, que en conjunt es denominen miofilaments.

A l'ampliar una porció dels miofilaments, es poden identificar les molècules que els componen. Els filaments gruixuts estan fets de miosina, mentre que els filaments fins estan fets d'actina.

L'actina i la miosina són les proteïnes contràctils que causen escurçament muscular quan interactuen entre si. A més, els filaments prims contenen altres proteïnes amb funció reguladora trucades troponina i tropomiosina, que regulen la interacció entre les proteïnes contràctils.

funcions

La funció principal de l'sarcòmer és permetre que una cèl·lula muscular es contregui. Per a això, el sarcòmer ha escurçar-se en resposta a un impuls nerviós.

Els filaments gruixuts i fins no s'escurcen, sinó que llisquen un al voltant de l'altre, el que provoca que el sarcòmer s'escurci mentre que els filaments conserven la mateixa longitud. Aquest procés es coneix com el model dels filaments lliscants de la contracció muscular.

El lliscament de l'filament genera tensió muscular, que és sens dubte la principal contribució de l'sarcòmer. Aquesta acció li dóna als músculs la seva força física.

Una ràpida analogia d'això és la forma en què una llarga escala es pot estendre o plegar depenent de les nostres necessitats, sense escurçar físicament les seves parts metàl·liques.

Participació de la miosina

Afortunadament, investigacions recents ofereixen una bona idea de com funciona aquest lliscament. La teoria de l'filament lliscant s'ha modificat per incloure com la miosina és capaç de tirar de l'actina per escurçar la longitud de l'sarcòmer.

En aquesta teoria, el cap globular de la miosina es troba a prop de l'actina en una àrea anomenada regió S1. Aquesta regió és rica en segments amb frontisses que poden doblegar-se i així facilitar la contracció.

La flexió de S1 pot ser la clau per entendre com la miosina és capaç de «caminar» al llarg dels filaments d'actina. Això s'aconsegueix mitjançant cicles d'unió de l'fragment de miosina S1, la seva contracció i el seu alliberament final.

Unió de la miosina i la actiba

Quan la miosina i l'actina s'uneixen, formen extensions anomenades «ponts creuats». Aquests ponts creuats es poden formar i trencar amb la presència (o absència) d'ATP, que és la molècula energètica que fa possible la contracció.

Quan l'ATP s'uneix a l'filament d'actina, el mou a una posició que exposa el seu lloc d'unió a la miosina. Això permet que el cap globular de la miosina s'uneixi a aquest lloc per formar el pont creuat.

Aquesta unió fa que el grup fosfat de l'ATP es dissociï, i així la miosina inicia la seva funció. Llavors, la miosina entra en un estat de menor energia on el sarcòmer pot escurçar-se.

Per trencar el pont creuat i permetre novament la unió de la miosina a l'actina en el següent cicle, és necessària la unió d'una altra molècula d'ATP a la miosina. És a dir, la molècula d'ATP és necessària tant per a la contracció com per a la relaxació.

histologia

Les seccions histològiques de l'múscul mostren les característiques anatòmiques dels sarcòmers. Els filaments gruixuts, compostos de miosina, són visibles i es representen com la banda A d'un sarcòmer.

Els filaments prims, compostos d'actina, s'uneixen a una proteïna en el disc Z (o línia Z) anomenada alfa-actinina, i són presents en tota la longitud de la banda I i una part de la banda A.

La regió on els filaments gruixuts i prims es superposen té una aparença densa, ja que hi ha poc espai entre els filaments. Aquesta zona on els filaments prims i gruixuts es superposen és molt important per a la contracció muscular, ja que és el lloc on comença el moviment de l'filament.

Els filaments prims no s'estenen completament en les bandes A, deixant una regió central de la banda A que només conté filaments gruixuts. Aquesta regió central de la banda A sembla lleugerament més clara que la resta de la banda A, i se l'anomena zona H.

El centre de la zona H té una línia vertical anomenada línia M, on unes proteïnes accessòries mantenen units els filaments gruixuts.

A continuació es resumeixen els components principals de la histologia d'un sarcòmer:

banda A

Zona de filaments gruixuts, compostos per proteïnes de miosina.

zona H

Zona central de la banda A, sense proteïnes d'actina superposades quan el múscul està relaxat.

banda I

Zona de filaments prims, compostos per proteïnes d'actina (sense miosina).

discos Z

Són els límits entre sarcòmers adjacents, formats per proteïnes d'unió a actina perpendiculars a l'sarcòmer.

línia M

Zona central formada per proteïnes accessòries. Se situen en el centre de l'filament gruixut de miosina, perpendicular a l'sarcòmer.

Com s'ha esmentat anteriorment, la contracció ocorre quan els filaments gruixuts llisquen al llarg dels fins filaments en ràpida successió per escurçar les miofibril·les. No obstant això, una distinció crucial per recordar és que els miofilaments en si mateixos no es contrauen; és l'acció lliscant la que els dóna el seu poder per escurçar o allargar.

referències

1. Clarke, M. (2004). The sliding filament at 50. Nature, 429 (6988), 145.
2. Hali, T. (2004) Exercise Physiology: A Thematic Approach (1st ed.). Wiley
3. Rhoades, R. & Bell, D. (2013). Medical Physiology: Principles for Clinical Medicine (4th ed.). Lippincott Williams & Wilkins.
4. Spudich, JA (2001). The myosin swinging cross-bridge model. Nature Reviews Molecular Cell Biology, 2 (5), 387-392.
5. Thibodeau, P. (2013). Anatomy and Phisiology (8 ^th). Mosby, Inc.
6. Tortora, G. & Derrickson, B. (2012). Principles of Anatomy and Physiology (13th ed.). John Wiley & Sons Inc.