Apa itu sarkomer?
Sebuah sarkomer atau sarkomer adalah unit fungsional dasar otot rangka, yaitu, tulang dan otot jantung. Otot rangka adalah jenis otot yang digunakan dalam gerakan sukarela, dan otot jantung adalah otot yang merupakan bagian dari jantung.
Mengatakan bahwa sarkomer adalah unit fungsional berarti bahwa semua komponen yang diperlukan untuk kontraksi terkandung dalam setiap sarkomer. Faktanya, otot rangka terdiri dari jutaan sarkomer kecil yang memendek, secara individual, dengan setiap kontraksi otot.
Mikrograf sarkomer (atas) dan representasinya (bawah)
Di sinilah letak tujuan utama dari sarkomer. Sarkomer mampu memulai gerakan besar dengan berkontraksi serempak. Strukturnya yang unik memungkinkan unit-unit kecil ini untuk mengoordinasikan kontraksi otot.
Faktanya, sifat kontraktil otot adalah ciri khas hewan, karena gerakan hewan sangat halus dan kompleks. Penggerak membutuhkan perubahan panjang otot saat menekuk, yang membutuhkan struktur molekul yang memungkinkan otot memendek.
Bagian dari sarkomer (struktur)
Jika jaringan otot rangka diperiksa dengan cermat, penampilan bergaris yang disebut pergoresan diamati. Ini “garis” mewakili pola pita bergantian, terang dan gelap, sesuai dengan filamen protein yang berbeda. Artinya, garis-garis ini terdiri dari serat protein terjalin yang membentuk setiap sarkomer.
Ilustrasi sarkomer, merinci filamen halus dan tebal serta mekanisme kontraksi mekanis
miofibril
Serat otot terdiri dari ratusan hingga ribuan organel kontraktil yang disebut miofibril; Miofibril ini tersusun secara paralel membentuk jaringan otot. Namun, miofibril itu sendiri pada dasarnya adalah polimer, yaitu unit berulang dari sarkomer.
Miofibril panjang, struktur berserat dan terbuat dari dua jenis filamen protein yang ditumpuk di atas satu sama lain.
Miosin dan aktin
Miosin adalah serat tebal dengan kepala globular, dan aktin adalah filamen tipis yang berinteraksi dengan miosin selama proses kontraksi otot.
Sebuah miofibril mengandung kira-kira 10.000 sarkomer, yang masing-masing panjangnya kira-kira 3 mikron. Meskipun setiap sarkomer kecil, beberapa sarkomer teragregasi membentang sepanjang serat otot.
miofilamen
Setiap sarkomer terdiri dari bundel tebal dan tipis dari protein yang disebutkan di atas, yang bersama-sama disebut miofilamen.
Dengan memperbesar sebagian miofilamen, molekul yang menyusunnya dapat diidentifikasi. Filamen tebal terbuat dari miosin, sedangkan filamen halus terbuat dari aktin.
Aktin dan miosin adalah protein kontraktil yang menyebabkan pemendekan otot ketika mereka berinteraksi satu sama lain. Selain itu, filamen tipis mengandung protein lain dengan fungsi pengaturan yang disebut troponin dan tropomiosin, yang mengatur interaksi antara protein kontraktil.
Fungsi sarkomer
Fungsi utama sarkomer adalah untuk memungkinkan sel otot berkontraksi. Untuk melakukan ini, sarkomer harus memendek sebagai respons terhadap impuls saraf.
Filamen tebal dan tipis tidak memendek, tetapi saling bergeser, menyebabkan sarkomer memendek sementara filamen tetap sama panjang. Proses ini dikenal sebagai caral filamen geser dari kontraksi otot.
Pergeseran filamen menghasilkan ketegangan otot, yang tidak diragukan lagi merupakan kontribusi utama sarkomer. Tindakan ini memberikan otot kekuatan fisik mereka.
Analogi singkat untuk ini adalah cara tangga panjang dapat diperpanjang atau dilipat tergantung pada kebutuhan kita, tanpa secara fisik memperpendek bagian logamnya.
Keterlibatan miosin
Untungnya, penelitian terbaru menawarkan ide bagus tentang cara kerja slip ini. Teori filamen geser telah dimodifikasi untuk memasukkan bagaimana miosin mampu menarik aktin untuk memperpendek panjang sarkomer.
Dalam teori ini, kepala globular miosin terletak di dekat aktin di daerah yang disebut wilayah S1. Wilayah ini kaya akan segmen berengsel yang dapat menekuk dan dengan demikian memfasilitasi kontraksi.
Pembengkokan S1 mungkin merupakan kunci untuk memahami bagaimana miosin dapat “berjalan” di sepanjang filamen aktin. Hal ini dicapai melalui siklus perlekatan fragmen myosin S1, kontraksi, dan pelepasan akhirnya.
Penyatuan miosin dan aktiba
Ketika miosin dan aktin bergabung bersama, mereka membentuk perpanjangan yang disebut “jembatan silang”. Jembatan silang ini dapat dibentuk dan dipatahkan dengan adanya (atau tidak adanya) ATP, yang merupakan molekul energik yang memungkinkan terjadinya kontraksi.
Ketika ATP berikatan dengan filamen aktin, ia memindahkannya ke posisi yang memperlihatkan situs pengikatan miosinnya. Hal ini memungkinkan kepala globular miosin untuk mengikat situs ini untuk membentuk jembatan silang.
Penyatuan ini menyebabkan gugus fosfat ATP terdisosiasi, dan dengan demikian miosin memulai fungsinya. Miosin kemudian memasuki keadaan energi yang lebih rendah di mana sarkomer dapat memendek.
Untuk memutuskan jembatan silang dan memungkinkan miosin berikatan dengan aktin lagi pada siklus berikutnya, diperlukan pengikatan molekul ATP lain ke miosin. Artinya, molekul ATP diperlukan untuk kontraksi dan relaksasi.
Histologi
Mikrograf mikroskop elektron. Penampilan komponen sarkomer serat otot ditampilkan. Membujur (bawah) dan penampang (atas)
Bagian histologis otot menunjukkan fitur anatomi sarkomer. Filamen tebal, terdiri dari miosin, terlihat dan direpresentasikan sebagai pita A dari sarkomer.
Filamen tipis, terdiri dari aktin, mengikat protein di piringan Z (atau garis Z) yang disebut alfa-aktinin, dan terdapat di sepanjang pita I dan sebagian pita A.
Wilayah di mana filamen tebal dan tipis tumpang tindih memiliki penampilan yang padat, karena ada sedikit ruang di antara filamen. Area di mana filamen tipis dan tebal tumpang tindih ini sangat penting untuk kontraksi otot, karena merupakan tempat pergerakan filamen dimulai.
Filamen tipis tidak sepenuhnya memanjang ke pita A, meninggalkan wilayah tengah pita A yang hanya berisi filamen tebal. Wilayah tengah pita A ini tampak sedikit lebih terang daripada sisa pita A, dan disebut zona H.
Bagian tengah zona H memiliki garis vertikal yang disebut garis M, di mana protein aksesori menahan filamen tebal bersama-sama.
Komponen utama histologi sarkomer dirangkum di bawah ini:
Band A
Zona filamen tebal, terdiri dari protein miosin.
Zona H
Zona A-band tengah, tanpa protein aktin yang tumpang tindih saat otot berelaksasi.
Band I
Daerah filamen tipis, tersusun atas protein aktin (tanpa miosin).
Z cakram
Mereka adalah batas antara sarkomer yang berdekatan, terdiri dari protein pengikat aktin yang tegak lurus terhadap sarkomer.
Jalur M
Zona tengah dibentuk oleh protein aksesori. Mereka terletak di tengah filamen miosin tebal, tegak lurus terhadap sarkomer.
Seperti disebutkan sebelumnya, kontraksi terjadi ketika filamen tebal meluncur di sepanjang filamen tipis secara berurutan untuk memperpendek miofibril. Namun, perbedaan penting untuk diingat adalah bahwa miofilamen itu sendiri tidak berkontraksi; itu adalah tindakan geser yang memberi mereka kekuatan mereka untuk memperpendek atau memperpanjang.
Referensi
- Clarke, M. (2004). Filamen geser pada 50. Alam , 429 (6988), 145.
- Hale, T. (2004) Latihan Fisiologi: Pendekatan Tematik (1st ed.). Wiley
- Rhoades, R. & Bell, D. (2013). Fisiologi Medis: Prinsip Kedokteran Klinis (edisi ke-4). Lippincott Williams & Wilkins.
- Spudich, JA (2001). Model jembatan silang berayun miosin. Tinjauan Alam Biologi Sel Molekuler , 2 (5), 387–392.
- Thibodeau, P. (2013). Anatomi dan Fisiologi (8 th ). Mosby, Inc.
- Tortora, G. & Derrickson, B. (2012). Prinsip-prinsip Anatomi dan Fisiologi (Edisi ke-13). John Wiley & Sons Inc.
