SARCOMERO: STRUTTURA E PARTI, FUNZIONI E ISTOLOGIA - ANATOMIA E FISIOLOGIA - 2026

Un sarcomero è l'unità funzionale fondamentale del muscolo scheletrico, cioè muscolo scheletrico e cardiaco. Il muscolo scheletrico è il tipo di muscolo utilizzato nel movimento volontario e il muscolo cardiaco è il muscolo che fa parte del cuore.

Dire che il sarcomero è l'unità funzionale significa che tutti i componenti necessari per la contrazione sono contenuti in ciascun sarcomero. In effetti, il muscolo scheletrico è costituito da milioni di minuscoli sarcomeri che si accorciano individualmente ad ogni contrazione muscolare.

Micrografia di un sarcomero (in alto) e sua rappresentazione (in basso)

Qui sta lo scopo principale del sarcomero. I sarcomeri sono in grado di iniziare grandi movimenti contraendosi all'unisono. La sua struttura unica consente a queste piccole unità di coordinare le contrazioni dei muscoli.

In effetti, le proprietà contrattili del muscolo sono una caratteristica distintiva degli animali, poiché il movimento degli animali è notevolmente fluido e complesso. La locomozione richiede un cambiamento nella lunghezza del muscolo mentre si flette, il che richiede una struttura molecolare che consenta al muscolo di accorciarsi.

Struttura e parti

Se il tessuto muscolare scheletrico viene esaminato attentamente, si osserva un aspetto a strisce chiamato striatura. Queste "strisce" rappresentano un modello di bande alternate, chiare e scure, corrispondenti a diversi filamenti di proteine. Cioè, queste strisce sono costituite da fibre proteiche intrecciate che compongono ogni sarcomero.

Miofibrille

Le fibre muscolari sono costituite da centinaia a migliaia di organelli contrattili chiamati miofibrille; Queste miofibrille sono disposte parallelamente per formare il tessuto muscolare. Tuttavia, le miofibrille stesse sono essenzialmente polimeri, cioè unità ripetitive di sarcomeri.

Le miofibrille sono strutture lunghe e fibrose e sono costituite da due tipi di filamenti proteici che sono impilati uno sopra l'altro.

Miosina e actina

La miosina è una fibra spessa con una testa globulare e l'actina è un filamento più sottile che interagisce con la miosina durante il processo di contrazione muscolare.

Una data miofibrilla contiene circa 10.000 sarcomeri, ciascuno dei quali è lungo circa 3 micron. Sebbene ogni sarcomero sia piccolo, diversi sarcomeri aggregati si estendono per tutta la lunghezza della fibra muscolare.

Miofilamenti

Ogni sarcomero è costituito da fasci spessi e sottili delle proteine ​​sopra menzionate, che insieme sono chiamati miofilamenti.

Ingrandendo una porzione dei miofilamenti è possibile identificare le molecole che li compongono. I filamenti spessi sono fatti di miosina, mentre i filamenti fini sono fatti di actina.

Actina e miosina sono proteine ​​contrattili che provocano l'accorciamento muscolare quando interagiscono tra loro. Inoltre, i filamenti sottili contengono altre proteine ​​con funzione regolatrice chiamate troponina e tropomiosina, che regolano l'interazione tra proteine ​​contrattili.

Caratteristiche

La funzione principale del sarcomero è quella di consentire a una cellula muscolare di contrarsi. Per fare ciò, il sarcomero deve accorciarsi in risposta a un impulso nervoso.

I filamenti spessi e sottili non si accorciano, ma invece scivolano l'uno sull'altro, provocando l'accorciamento del sarcomero mentre i filamenti rimangono della stessa lunghezza. Questo processo è noto come modello a filamento scorrevole della contrazione muscolare.

Lo scorrimento del filamento genera tensione muscolare, che è senza dubbio il contributo principale del sarcomero. Questa azione conferisce ai muscoli la loro forza fisica.

Una rapida analogia per questo è il modo in cui una lunga scala può essere estesa o piegata a seconda delle nostre esigenze, senza accorciare fisicamente le sue parti metalliche.

Coinvolgimento della miosina

Fortunatamente, una recente ricerca offre una buona idea di come funziona questo errore. La teoria del filamento scorrevole è stata modificata per includere il modo in cui la miosina è in grado di attirare l'actina per accorciare la lunghezza del sarcomero.

In questa teoria, la testa globulare della miosina si trova vicino all'actina in un'area chiamata regione S1. Questa regione è ricca di segmenti incernierati che possono piegarsi e quindi facilitare la contrazione.

La flessione S1 può essere la chiave per capire come la miosina sia in grado di "camminare" lungo i filamenti di actina. Ciò si ottiene ciclando il frammento di miosina S1, la sua contrazione e il suo rilascio finale.

Unione di miosina e actiba

Quando la miosina e l'actina si uniscono, formano estensioni chiamate "ponti incrociati". Questi ponti trasversali possono essere formati e rotti in presenza (o assenza) di ATP, che è la molecola energetica che rende possibile la contrazione.

Quando l'ATP si lega al filamento di actina, lo sposta in una posizione che espone il suo sito di legame alla miosina. Ciò consente alla testa globulare della miosina di legarsi a questo sito per formare il ponte incrociato.

Questa unione provoca la dissociazione del gruppo fosfato dell'ATP e quindi la miosina inizia la sua funzione. La miosina entra quindi in uno stato energetico inferiore in cui il sarcomero può accorciarsi.

Per rompere il ponte incrociato e consentire alla miosina di legarsi nuovamente all'actina nel ciclo successivo, è necessario il legame di un'altra molecola di ATP alla miosina. Cioè, la molecola ATP è necessaria sia per la contrazione che per il rilassamento.

Istologia

Le sezioni istologiche del muscolo mostrano le caratteristiche anatomiche dei sarcomeri. I filamenti spessi, composti da miosina, sono visibili e sono rappresentati come la fascia A di un sarcomero.

I sottili filamenti, costituiti da actina, si legano a una proteina nel disco Z (o linea Z) chiamata alfa-actinina, e sono presenti per tutta la lunghezza della banda I e per una parte della banda A.

La regione in cui i filamenti spessi e sottili si sovrappongono ha un aspetto denso, poiché c'è poco spazio tra i filamenti. Quest'area in cui i filamenti sottili e spessi si sovrappongono è molto importante per la contrazione muscolare, poiché è il punto in cui inizia il movimento del filamento.

I filamenti sottili non si estendono completamente nelle bande A, lasciando una regione centrale della banda A che contiene solo filamenti spessi. Questa regione centrale della banda A appare leggermente più chiara del resto della banda A ed è chiamata zona H.

Il centro della zona H ha una linea verticale chiamata linea M, dove le proteine ​​accessorie tengono insieme i filamenti spessi.

I componenti principali dell'istologia di un sarcomero sono riassunti di seguito:

Fascia A

Zona del filamento spesso, composta da proteine ​​della miosina.

Zona H

Zona centrale della banda A, senza sovrapposizione di proteine ​​di actina quando il muscolo è rilassato.

Band I

Zona di filamento sottile, composta da proteine ​​actina (senza miosina).

Dischi Z.

Sono i confini tra sarcomeri adiacenti, costituiti da proteine ​​leganti l'actina perpendicolari al sarcomero.

Linea M

Zona centrale formata da proteine ​​accessorie. Si trovano al centro dello spesso filamento di miosina, perpendicolare al sarcomero.

Come accennato in precedenza, la contrazione si verifica quando filamenti spessi scorrono lungo filamenti sottili in rapida successione per accorciare le miofibrille. Tuttavia, una distinzione cruciale da ricordare è che i miofilamenti stessi non si contraggono; è l'azione di scorrimento che conferisce loro il potere di accorciarsi o allungarsi.

Riferimenti

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