الخيوط العضلية: الأنواع والهيكل والتنظيم - مادة الاحياء - 2025

و لل myofilaments هي بروتينات مقلص من اللييفات العضلية، وهي وحدات الهيكلية للخلايا العضلات، وخلايا استطال الألياف العضلية يسمى.

ألياف العضلات ومكوناتها لها أسماء معينة. على سبيل المثال ، يُعرف الغشاء ، السيتوبلازم ، الميتوكوندريا ، والشبكة الإندوبلازمية باسم ساركولما ، ساركوبلازم ، ساركوسومات ، وشبكة ساركوبلازمية ، على التوالي.

هيكل الخيوط العضلية (المصدر: Mikael Häggström ، يستخدم بإذن. عبر ويكيميديا ​​كومنز)

وبنفس الطريقة ، فإن العناصر المقلصة بالداخل تسمى بشكل مشترك اللييفات العضلية ؛ والبروتينات الانقباضية التي تشكل اللييفات العضلية تسمى الخيوط العضلية.

هناك نوعان من الخيوط العضلية: رقيقة وسميكة. تتكون الخيوط الرفيعة بشكل أساسي من ثلاثة بروتينات: F-actin و Tropomyosin و Troponin. في غضون ذلك ، تتكون الخيوط السميكة فقط من بروتين آخر يعرف باسم ميوسين 2.

بالإضافة إلى ذلك ، هناك بروتينات أخرى مرتبطة بكل من الخيوط السميكة والرفيعة ، ولكن هذه البروتينات ليس لها وظائف مقلصة ، بل وظائف هيكلية ، من بينها ، على سبيل المثال لا الحصر ، التيتين والنبيولين.

أنواع ألياف العضلات

يؤدي الترتيب الخاص للخيوط العضلية التي تتكون منها اللييفات العضلية إلى ظهور نوعين من ألياف العضلات: ألياف عضلية مخططة وألياف عضلية ملساء.

تُظهر ألياف العضلات المخططة ، عند فحصها تحت المجهر الضوئي ، نمطًا من الخطوط أو العصابات المستعرضة التي تتكرر في جميع أنحاء سطحها بالكامل والتي تعطي اسم العضلات المخططة التي تحتوي عليها. هناك نوعان من ألياف العضلات المخططة ، والهيكل العظمي والقلب.

تسمى ألياف العضلات التي لا تظهر هذا النمط من العصابات المستعرضة بالألياف الملساء. هم الذين يشكلون عضلات جدران الأوعية الدموية والأحشاء.

بناء

رقيقة العضل

تتكون هذه الأغشية العضلية من F actin واثنين من البروتينات المرتبطة بهما: تروبوميوسين وتروبونين ، والتي لها وظائف تنظيمية.

F actin ، أو الأكتين الخيطي ، عبارة عن بوليمر من بروتين كروي آخر أصغر يسمى G actin أو الأكتين الكروي ، بوزن جزيئي يبلغ حوالي 42 كيلو دالتون. يحتوي على موقع ربط للميوسين ، ويتم ترتيبه في سلسلتين مرتبة على شكل حلزون مزدوج يتكون من حوالي 13 مونومر لكل دور.

تتميز خيوط F-actin بوجود قطبين: أحدهما موجب ، موجه نحو القرص Z ، والآخر سلبي ، موجه نحو مركز قسيم عضلي.

يتكون التروبوميوسين أيضًا من سلسلة مزدوجة متعددة الببتيد الحلزون المزدوج. إنه بروتين 64 كيلو دالتون يشكل خيوطًا موجودة في الأخاديد التي تتركها سلاسل الحلزون المزدوجة لخيوط F-actin الرقيقة ، كما لو كان "يملأ" الفراغات الفارغة في الحلزون.

أثناء الراحة ، يغطي التروبوميوسين أو "يغطي" مواقع ارتباط الأكتين بالميوسين ، مما يمنع تفاعل كلا البروتينين ، وهو ما يسبب تقلص العضلات. حول كل خيط رفيع وعلى بعد حوالي 25-30 مترًا من بداية كل تروبوميوسين يوجد بروتين آخر يسمى تروبونين.

تروبونين (Tn) عبارة عن مركب بروتيني يتكون من ثلاث وحدات فرعية متعددة الببتيد الكروية تسمى تروبونين T و C و I. يحتوي كل جزيء تروبوميوسين على مركب تروبونين مرتبط ينظمه ، وهما مسؤولان معًا عن تنظيم البدء والإنهاء. تقلص العضلات.

خيوط عضلية سميكة

الخيوط السميكة عبارة عن بوليمرات من الميوسين II ، تزن 510 كيلو دالتون وتتكون من سلسلتين ثقيلتين تبلغ كل منهما 222 كيلو دالتون وأربع سلاسل خفيفة. سلاسل الضوء من نوعين: سلاسل الضوء الأساسية 18 كيلو دالتون وسلاسل الضوء التنظيمية 22 كيلو دالتون.

تكون كل سلسلة ثقيلة من الميوسين II على شكل قضيب برأس كروي صغير في نهايته ينتج عنه ما يقرب من 90 درجة وله موقعان للربط ، أحدهما للأكتين والآخر لـ ATP. هذا هو السبب في أن هذه البروتينات تنتمي إلى عائلة ATPases.

تتكون الشعيرة السميكة من أكثر من 200 جزيء ميوسين 2. يعمل الرأس الكروي لكل من هذه الجزيئات مثل "مجداف" أثناء الانكماش ، ويدفع الأكتين الذي يرتبط به بحيث ينزلق باتجاه مركز قسيم عضلي.

منظمة

في الألياف العضلية الهيكلية المخططة ، تشغل العضل العضلي معظم الساركوبلازم ، ويتم ترتيبها في مجموعات طولية منظمة في جميع أنحاء الخلية.

في المقطع الطولي الذي يُشاهد بالمجهر الضوئي ، تُلاحظ نطاقات ضوئية تسمى العصابات I ، ونطاقات داكنة تسمى العصابات A. تتوافق هذه العصابات مع الترتيب المرتب لللييفات العضلية ، وبالتالي للخيوط العضلية التي تتكون منها.

يوجد في وسط النطاق I خط داكن ورفيع يسمى Line أو Z Disk. يحتوي مركز كل نطاق A على منطقة أفتح تُعرف باسم Band H ، والتي يتم تقسيمها مركزيًا بواسطة خط أغمق يسمى Line M.

محدد بين سطرين Z ، يتم وصف بنية تسمى قسيم عضلي ، وهي الوحدة الوظيفية للعضلة الهيكلية. يتكون القسيم العضلي من خيوط عضلية مقلصة مرتبة بطريقة منظمة في النطاقات A و H وفرقة نصية I في كل طرف.

تحتوي العصابات I على خيوط رفيعة فقط ، بينما تحتوي الحزمة A على خيوط سميكة متشابكة عند طرفيها بخيوط دقيقة ، بينما تحتوي الفرقة H على خيوط سميكة فقط.

كيف يتم تنظيم الخيوط العضلية داخل الأورام اللحمية؟

يمكن رؤية كل من الخيوط العضلية السميكة والرقيقة عن طريق فحص عينة من العضلات الهيكلية الهيكلية تحت المجهر الإلكتروني. ويقال أن هذه "تتشابك" أو "تتشابك" مع بعضها البعض في ترتيب متسلسل ومنظم ومتوازي.

تنشأ الخيوط الرفيعة من أقراص Z وتمتد على كل جانب في الاتجاه المعاكس وباتجاه مركز كل قسيم عضلي مجاور. من الأقراص Z في كل طرف من نهايات الساركومير ، في العضلة المسترخية ، ينتقل الأكتين إلى بداية النطاق H على كل جانب.

وهكذا ، في الألياف العضلية للعضلات الهيكلية المسترخية ، تحتل الخيوط العضلية السميكة المنطقة المركزية التي تشكل العصابات الداكنة أو العصابات A ؛ وتمتد الخيوط الرفيعة إلى جانبي القسيم العضلي دون الوصول إلى مركزه.

في مقطع عرضي في المنطقة التي تتداخل فيها الخيوط السميكة والرفيعة ، يمكن ملاحظة نمط سداسي يتضمن الشعيرات السميكة في المركز وست خيوط رفيعة تحيط به ، والموجودة على كل من حواف الشكل السداسي.

يتم الحفاظ على هذا التنظيم للخيوط العضلية في القسيم العضلي من خلال وظيفة سلسلة من البروتينات المرتبطة بالخيوط العضلية والتي لها وظائف هيكلية ، من بينها التيتين وألفا أكتين ونيبولين وميومين وبروتين سي..

آلية الانكماش

عندما يتم إطلاق أستيل الكولين (ناقل عصبي) في الصفيحة العصبية العضلية عن طريق تحفيز الخلايا العصبية الحركية ، يتم تحفيز الألياف العضلية وتفتح قنوات الكالسيوم ذات الجهد الكهربائي في الشبكة الساركوبلازمية.

يرتبط الكالسيوم بالتروبونين C ، مما يؤدي إلى حدوث تغير توافقي في التروبوميوسين ، مما يؤدي إلى تعريض المواقع النشطة للأكتين ، وبالتالي بدء الانكماش. عندما تنخفض مستويات الكالسيوم ، يعود التروبوميوسين إلى موضعه الأولي ويتوقف الانكماش.

إن تعريض مواقع ارتباط الأكتين للميوسين يسمح للبروتينات بالارتباط والميوسين يدفع الأكتين نحو مركز قسيم عضلي ، وينزلق فوق الميوسين.

أثناء تقلص العضلات ، تقترب الخطوط Z لكل قسيم عضلي باتجاه المركز ، وتقترب من الخط M ، مما يزيد من التداخل بين الأكتين والميوسين ويقلل حجم نطاقي I و H. ستعتمد درجة التقصير على التجميع من تقصير كل من الأورام اللحمية للعضلة المتعاقد عليها.

المراجع

1. برن ، ر. ، وليفي ، م. (1990). علم وظائف الأعضاء. موسبي. الطبعة الدولية.
2. فوكس ، سي (2006). فسيولوجيا الإنسان (الطبعة التاسعة). نيويورك ، الولايات المتحدة الأمريكية: مطبعة ماكجرو هيل.
3. جارتنر ، إل ، ويات ، ج. (2002). أطلس النص لعلم الأنسجة (الطبعة الثانية). المكسيك دي إف: مكجرو هيل Interamericana Editores.
4. موراي ر. ، بندر ، د. ، بوثام ، ك. ، كينيلي ، ب. ، رودويل ، ف ، وويل ، ب. (2009). هاربر للكيمياء الحيوية المصورة (الطبعة 28). ماكجرو هيل الطبية.
5. رون ، دينار (1998). الكيمياء الحيوية. برلنغتون ، ماساتشوستس: نيل باترسون للنشر.
6. روس ، إم ، وبولينا ، و. (2006). علم الانسجة. نص وأطلس مع الخلية المرتبطة والبيولوجيا الجزيئية (الطبعة الخامسة). ليبينكوت ويليامز وويلكينز.
7. ويست ، ج. (1998). الأسس الفسيولوجية للممارسة الطبية (الطبعة الثانية عشر). Mexico DF: الافتتاحية Médica Panamericana.