SARCOMERE: الهيكل والأجزاء والوظائف والأنسجة - علم التشريح وعلم وظائف الأعضاء - 2025

A قسيم عضلي هو وحدة وظيفية أساسية من العضلات والهيكل العظمي، وهذا هو، الهيكل العظمي والعضلات القلبية. العضلة الهيكلية هي نوع العضلات التي تستخدم في الحركة الإرادية ، وعضلة القلب هي عضلة القلب.

إن القول بأن القسيم العضلي هو الوحدة الوظيفية يعني أن جميع المكونات اللازمة للانكماش موجودة في كل قسيم عضلي. في الواقع ، تتكون العضلات الهيكلية من ملايين الأورام اللحمية الدقيقة التي تقصر بشكل فردي مع كل تقلص عضلي.

صورة مجهرية لساركومير (أعلى) وتمثيلها (أسفل)

هنا يكمن الغرض الرئيسي من قسيم عضلي. الساركوميرز قادرون على بدء حركات كبيرة بالتعاقد في انسجام تام. يسمح هيكلها الفريد لهذه الوحدات الصغيرة بتنسيق تقلصات العضلات.

في الواقع ، الخصائص الانقباضية للعضلات هي سمة مميزة للحيوانات ، حيث أن حركة الحيوانات سلسة ومعقدة بشكل ملحوظ. تتطلب الحركة تغييرًا في طول العضلة أثناء ثنيها ، مما يتطلب بنية جزيئية تسمح للعضلة بالتقلص.

الهيكل والأجزاء

إذا تم فحص الأنسجة العضلية الهيكلية عن كثب ، لوحظ ظهور مخطط يسمى التخطيط. تمثل هذه "الخطوط" نمطًا من العصابات المتناوبة ، الفاتحة والداكنة ، المقابلة لخيوط البروتين المختلفة. أي أن هذه الأشرطة تتكون من ألياف بروتينية متشابكة تشكل كل قسيم عضلي.

اللييفات العضلية

تتكون ألياف العضلات من مئات إلى آلاف العضيات المقلصة التي تسمى اللييفات العضلية. يتم ترتيب هذه اللييفات العضلية بالتوازي لتشكيل الأنسجة العضلية. ومع ذلك ، فإن اللييفات العضلية نفسها هي في الأساس بوليمرات ، أي وحدات متكررة من الأورام اللحمية.

اللييفات العضلية هي هياكل ليفية طويلة وتتكون من نوعين من خيوط البروتين المتراصة فوق بعضها البعض.

الميوسين والأكتين

الميوسين عبارة عن ألياف سميكة برأس كروي ، والأكتين عبارة عن خيوط أرق تتفاعل مع الميوسين أثناء عملية تقلص العضلات.

يحتوي ليف عضلي معين على ما يقرب من 10000 قسيم عضلي ، يبلغ طول كل منها حوالي 3 ميكرون. على الرغم من أن كل قسيم عضلي صغير ، إلا أن العديد من الأورام اللحمية المتجمعة تمتد على طول الألياف العضلية.

الخيوط العضلية

يتكون كل قسيم عضلي من حزم سميكة ورقيقة من البروتينات المذكورة أعلاه ، والتي تسمى معًا الخيوط العضلية.

من خلال توسيع جزء من الخيوط العضلية ، يمكن التعرف على الجزيئات التي تتكون منها. الخيوط السميكة مصنوعة من الميوسين ، بينما الخيوط الدقيقة مصنوعة من الأكتين.

الأكتين والميوسين عبارة عن بروتينات مقلصة تسبب تقصير العضلات عندما تتفاعل مع بعضها البعض. بالإضافة إلى ذلك ، تحتوي الخيوط الرفيعة على بروتينات أخرى ذات وظيفة تنظيمية تسمى تروبونين وتروبوميوسين ، والتي تنظم التفاعل بين البروتينات المقلصة.

المميزات

وتتمثل الوظيفة الرئيسية للقسيم العضلي في السماح للخلية العضلية بالتقلص. للقيام بذلك ، يجب تقصير قسيم عضلي استجابة لنبض عصبي.

لا تقصر الخيوط السميكة والرفيعة ، بل تنزلق حول بعضها البعض ، مما يؤدي إلى تقصير قسيم عضلي بينما تظل الخيوط بنفس الطول. تُعرف هذه العملية باسم نموذج الخيوط المنزلقة لتقلص العضلات.

يولد انزلاق الشعيرة توترًا عضليًا ، وهو بلا شك المساهمة الرئيسية للقسيم العضلي. هذا العمل يعطي العضلات قوتها الجسدية.

تشبيه سريع لهذا هو الطريقة التي يمكن بها تمديد السلم الطويل أو طيه حسب احتياجاتنا ، دون تقصير أجزائه المعدنية فعليًا.

تورط الميوسين

لحسن الحظ ، تقدم الأبحاث الحديثة فكرة جيدة عن كيفية عمل هذه القسيمة. تم تعديل نظرية الخيوط المنزلقة لتشمل كيفية قدرة الميوسين على سحب الأكتين لتقصير طول قسيم عضلي.

في هذه النظرية ، يقع الرأس الكروي للميوسين بالقرب من الأكتين في منطقة تسمى منطقة S1. هذه المنطقة غنية بالمقاطع المفصلية التي يمكن أن تنحني وبالتالي تسهل الانكماش.

قد يكون الانحناء S1 هو المفتاح لفهم كيفية قدرة الميوسين على "المشي" على طول خيوط الأكتين. يتم تحقيق ذلك عن طريق تدوير جزء الميوسين S1 وتقلصه وإصداره النهائي.

اتحاد الميوسين والأكتيبا

عندما يتحد الميوسين والأكتين معًا ، فإنهما يشكلان امتدادات تسمى "الجسور المتقاطعة". يمكن تشكيل هذه الجسور المتقاطعة وكسرها في وجود (أو عدم وجود) ATP ، وهو الجزيء النشط الذي يجعل الانكماش ممكنًا.

عندما يرتبط ATP بخيوط الأكتين ، فإنه يحركه إلى موضع يكشف عن موقع ربط الميوسين. هذا يسمح للرأس الكروي للميوسين بالارتباط بهذا الموقع لتشكيل الجسر المتقاطع.

يتسبب هذا الاتحاد في فصل مجموعة الفوسفات من ATP ، وبالتالي يبدأ الميوسين وظيفته. ثم يدخل الميوسين في حالة طاقة أقل حيث يمكن تقصير قسيم عضلي.

لكسر الجسر المتقاطع والسماح للميوسين بالارتباط بالأكتين مرة أخرى في الدورة التالية ، من الضروري ربط جزيء ATP آخر بالميوسين. وهذا يعني أن جزيء ATP ضروري للتقلص والاسترخاء.

علم الانسجة

تظهر المقاطع النسيجية للعضلة السمات التشريحية للقسيم العضلي. تكون الخيوط السميكة المكونة من الميوسين مرئية وتمثل على شكل عصابة أ من قسيم عضلي.

ترتبط الخيوط الرفيعة ، المكونة من الأكتين ، ببروتين في القرص Z (أو خط Z) يسمى ألفا أكتينين ، وهي موجودة على طول النطاق I وجزء من الفرقة A.

تتميز المنطقة التي تتداخل فيها الخيوط السميكة والرقيقة بمظهر كثيف ، حيث توجد مساحة صغيرة بين الخيوط. هذه المنطقة التي تتداخل فيها الخيوط الرفيعة والسميكة مهمة جدًا لتقلص العضلات ، حيث إنها الموقع الذي تبدأ فيه حركة الشعيرة.

لا تمتد الخيوط الرفيعة بالكامل إلى العصابات A ، تاركة منطقة مركزية من النطاق A تحتوي فقط على خيوط سميكة. هذه المنطقة المركزية من النطاق A تبدو أخف قليلاً من بقية النطاق A ، وتسمى المنطقة H.

يحتوي مركز المنطقة H على خط عمودي يسمى الخط M ، حيث تقوم البروتينات الإضافية بتثبيت الخيوط السميكة معًا.

يتم تلخيص المكونات الرئيسية لأنسجة قسيم عضلي أدناه:

النطاق أ

منطقة خيوط سميكة ، تتكون من بروتينات الميوسين.

المنطقة ح

منطقة النطاق A المركزية ، دون تداخل بروتينات الأكتين عند استرخاء العضلات.

الفرقة الأولى

منطقة خيوط رفيعة ، تتكون من بروتينات الأكتين (بدون الميوسين).

أقراص Z.

إنها الحدود بين الأورام اللحمية المجاورة ، وتتكون من بروتينات مرتبطة بالأكتين متعامدة مع قسيم عضلي.

الخط م

تتكون المنطقة المركزية من البروتينات الإضافية. تقع في وسط خيوط الميوسين السميكة المتعامدة مع قسيم عضلي.

كما ذكرنا سابقًا ، يحدث الانكماش عندما تنزلق الشعيرات السميكة على طول خيوط رفيعة في تتابع سريع لتقصير اللييفات العضلية. ومع ذلك ، هناك تمييز مهم يجب تذكره وهو أن الخيوط العضلية نفسها لا تتقلص ؛ إنه عمل الانزلاق الذي يمنحهم قوتهم على التقصير أو الإطالة.

المراجع

1. كلارك ، م. (2004). الفتيل المنزلق في 50. Nature، 429 (6988) ، 145.
2. هيل ، ت. (2004) ممارسة علم وظائف الأعضاء: نهج موضوعي (الطبعة الأولى). وايلي
3. رودس ، آر وبيل ، د. (2013). علم وظائف الأعضاء الطبي: مبادئ الطب السريري (الطبعة الرابعة). ليبينكوت ويليامز وويلكينز.
4. سبوديتش ، جا (2001). نموذج الجسر المتقاطع المتأرجح الميوسين. مراجعات الطبيعة بيولوجيا الخلية الجزيئية ، 2 (5) ، 387-392.
5. ثيبودو ، ب. (2013). التشريح وPhisiology (8 ^عشر). موسبي ، إنك.
6. تورتورا ، جي آند ديريكسون ، ب. (2012). مبادئ علم التشريح وعلم وظائف الأعضاء (الطبعة 13). شركة John Wiley & Sons Inc.