Budowa mięśni

Mięśnie to struktury zbudowane z komórek mięśniowych których podstawową cechą jest kurczliwość (zdolność skracania). Mięśnie są odpowiedzialne za ruch (lokomocję) całego organizmu lub jego części. Mogą być oddzielnymi narządami lub wchodzić w skład narządów innych układów.

Tkanka mięśniowa

U człowieka występują trzy rodzaje tkanki mięśniowej: poprzecznie prążkowana, budująca mięśnie szkieletowe, poprzecznie prążkowana serca, tworząca mięsień sercowy oraz gładka, w ścianach naczyń i narządów wewnętrznych.

Komórki budujące tkankę mięśniową nazywane są miocytami. Wyróżnia się: miocyty mięśni szkieletowych, określane jako włókna mięśniowe, kardiomiocyty - miocyty mięśnia sercowego oraz miocyty mięśni gładkich.

Budowa mikroskopowa mięśnia szkieletowego

Miocyt mięśnia szkieletowego, czyli włókno mięśniowe jest wielojądrowym syncytium - zespoleniem wielu komórek. Otoczony jest błoną komórkową – sarkolemą, wypełnioną cytoplazmą – sarkoplazmą. Sarkolema wpukla się do sarkoplazmy tworząc kanaliki T, uczestniczące w szybkim przesyłaniu impulsu nerwowego wywołującego skurcz, do wnętrza komórki. W sarkoplazmie znajdują się liczne włókienka kurczliwe – miofibryle, zgrupowane w pęczki i otoczone siateczką sarkoplazmatyczną (odpowiednik siateczki śródplazmatycznej), która magazynuje wapń. W sakroplazmie znajduje się mioglobinamioglobinamioglobina, stanowiąca magazyn tlenu oraz materiał zapasowy - glikogenglikogenglikogen będący źródłem glukozy do skurczu mięśnia.

R5HUU6FD8NVBD

Ilustracja przedstawia schemat budowy układu mięśnia. Układ ten składa się z wielu pionowych, walcowatych struktur budujących mięśnie, które przylegają do siebie. Są to miofibryle. Każda z nich jest otoczona strukturą przypominającą siatkę - jest to siateczka sarkoplazmatyczna. Miofibryle otoczone są kanalikami T - kanałami umieszczonym w równych odstępach wokół poszczególnych miofibryli. Cały fragment mięśnia z miofibrylami jest pokryty sarkolemą - błoną komórkową. Pod nią znajdują się mitochondria, które na tym schemacie są przedstawione jako owalne, lekko spłaszczone struktury.

Miofibryle

Miofibryle przebiegają wzdłuż całej komórki i zajmują większą część sarkoplazmy. Zbudowane są one z ułożonych naprzemiennie miofilamentów cienkich (aktynowych) i grubych (miozynowych).

Miofibryle oglądane w mikroskopie, po odpowiednim wybarwieniu lub w świetle spolaryzowanym, ujawniają prążkowanie włókna mięśniowego. W miofibrylach można wyróżnić dwa typy prążków:

• jasne - inaczej prążki I (izotropowe),

• ciemne - inaczej prążki A (anizotropowe)

R1e4a6GhA5bY0

Na zdjęciu mikroskopowym widoczna jest tkanka mięśniowa. Widoczne są warstwy poprzecznie prążkowane. Ułożone są naprzemiennie, raz zielone, raz różowe.

Prążek izotropowy (prążek I, jasny) to strefa słabo załamująca światło. Prążki izotropowe położone są między prążkami A. W obrębie prążka izotropowego występują miofilamenty cienkie (aktynowe). Przedzielone są w połowie ciemną linią Z, rozdzielającą połówki prążka do dwóch sąsiadujących sarkomerów, które są podstawowymi jednostkami kurczliwymi włókna mięśniowego. Granicę prążka izotropowego wyznacza początek grubych miofilamentów (ponieważ cienkie miofilamenty ciągną się na obszarze prążka anizotropowego).

RVTBG89ETJK97

Schemat przedstawia prążkowanie miofibryli. Te znajdujące się na pierwszej ilustracji struktury składają się z wielu pionowych, walcowatych włókien budujących mięśnie, które przylegają do siebie. Fragmenty mięśni są otoczone co jakiś czas cysternami brzeżnymi - są to cienkie przewody otaczające struktury tworzące siatkę i oddzielone od siebie równymi przestrzeniami. Pomiędzy nimi znajdują się nieregularnie rozmieszczone kanaliki podłużne zilustrowane długie, pionowe przewody wzdłuż walcowatych struktur. Układ jest pokryty warstwą błony komórkowej – cienkiej skórki, która pokrywa całe włókno. Pod błoną komórkową są umieszczone poziome kanaliki poprzeczne, opasujące w regularnych odstępach kanaliki podłużne. Prążkowanie mikrofibryli ma miejsce w części mięśnia pomiędzy dwoma cysternami brzeżnymi. Druga ilustracja przedstawia w przybliżeniu to miejsce. Z góry i z dołu znajduje się prążek i, a po jego środku znajdują się linie z. Pomiędzy dwoma prążkami i znajduje się prążek a. Prążek a dzieli się na znajdujące się u góry i u dołu prążki h. Pomiędzy z nimi znajduje się dość cienki prążek m, a na jego środku ciemna linia. Obszar pomiędzy dwoma prążkami z nazywa się sarkomerem. Kolejna ilustracja przedstawia ułożenie miofilamentów. Przenikają one u góry i od dołu przez sarkomer. Przedstawione są jako cztery cienkie, falowane linie przecinające pionowo linie z. Występują u góry i u dołu na zmianę: miofilament gruby i miofilament cienki. Z boku znajduje się odcinek z zaznaczoną odległością dwa i pół nanometra.

Prążek anizotropowy (prążek A, ciemny) to strefa silnie załamująca światło, znajdująca się w środkowej części każdego sarkomeru. Tworzą go występujące w tym obszarze miofilamenty grube (miozynowe) oraz wnikające między nie od obu końców miofilamenty cienkie. Podczas rozkurczu w środkowej części prążka A znajdują się wyłącznie miofilamenty grube tworzące prążek (smugę) H, środkiem którego biegnie linia M stabilizująca mikrofilamenty grube i dzieląca sarkomer na dwie połowy.

Miofilamenty

Miofilamenty cienkie składają się z skręconych ze sobą łańcuchów aktynyaktynaaktyny i tropomiozyny (białka fibrylarne). Tropomiozyna ma miejsce wiązania do troponiny - białka, które po aktywacji przez jony wapnia odsuwa łańcuchy aktynowe i tropomiozynowe od siebie, co jest niezbędne do zajścia skurczu.

RzOM3q0pA0QCB

Ilustracja przedstawia mikrofilament cienki, inaczej aktynowy. Ma on kształt skręconego łańcucha składającego się z występujących obok siebie okrągłych struktur przypominających różowe i czerwone koraliki - aktyna zaznaczona na pomarańczowo, a tropomiozyna na czerwono. Co jakiś czas w łańcuchu występuje większa, zielona, owalna struktura - troponina. Co drugi skręt łańcucha występują cienkie łańcuchy skręconych linii –białej i jasnoszarej. Długość jednego skrętu tego łańcucha wynosi 38 nanometrów.

Miofilamenty grube zbudowane są z cząsteczek miozyny. Miozyna jest białkiem, w którym wyróżnia się dwie części: głowę oraz ogon.

Rt9eHy2CqkSTT

Ilustracja przedstawia budowę cząsteczki miozyny mięśniowej i sposób położenia cząsteczek miozyny w miofilamencie grubym. Cząsteczka ta zbudowana jest z dwóch skręconych ze sobą linii w kolorze jasno- i ciemnoniebieskim. Środkowy odcinek skręconej linii nazywa się ogonem. Miejsce gdzie cząsteczka się kończy, a dwie skręcone linie odchylają się do dołu i do góry to głowa. Mają one w miejscu zakończenia półokrągły kształt. Cząsteczka miozyny mięśniowej posiada długość 150 mikrometrów. Z kolei pod spodem znajduje się zilustrowany sposób położenia cząsteczek miozyny w miofilamencie grubym. Fragmenty tej cząsteczki są skierowane są na zmianę ku górze i ku dole. Ma ona długość jednego mikrona.

Interakcja głowy miozyny z aktyną miofilamentów cienkich odpowiedzialne są za zjawiska ruchu, w tym skurcz mięśnia.

Budowa makroskopowa mięśni szkieletowych

W typowym mięśniu szkieletowym wyróżniamy: brzusiec i znajdujące się na jego końcach ścięgna.

Brzusiec tworzy środkową część mięśnia, zbudowaną z kurczliwych włókien tkanki mięśniowej o czerwonym zabarwieniu, za które odpowiada obecny w nich białkowy barwnik – mioglobina, która magazynuje tlen.

Brzusiec mięśnia może rozdzielać się na jednym ze swoich końców na dwie lub więcej części (są to tzw. głowy), połączone wspólnym ścięgnem. W ten sposób powstają mięśnie dwugłowe, trójgłowe i czworogłowe.

Ścięgno utworzone jest z niekurczliwej, nierozciągliwej tkanki łącznej włóknistej. Jest to przedłużenie mięśnia (w jednym lub kilku jego końcach), które stanowi jego miejsce przyczepu do kości. Ulegając naprężeniom podczas pracy mięśnia, przenosi jego siłę na odpowiednią część kośćca i sprawia, że kości się poruszają.

RARoYyCCTksEE

Ilustracja anatomiczna podudzia z zaznaczonymi mięśniami. Z tyłu podudzia, nieco pod kolanem, znajduje się ścięgno Achillesa. Jest szerokie i płaskie w części szczytowej, natomiast stopniowo zwęża się i grubieje ku dołowi - ku stopie.

Podsumowanie

• Miocyty są to wydłużone, kurczliwe komórki tworzące tkankę mięśniową. Wyróżniamy: miocyty mięśni szkieletowych (włókna mięśniowe), miocyty mięśni gładkich, miocyty mięśnia sercowego (kardiomiocyty).

• Cechami charakerystycznymi budowy komórek mięśniowych są: sarkolema (błona komórkowa, wpukla się w głąb komórki, tworząc kanaliki T), sarkoplazma (cytoplazma komórki, w której znajdują się m.in. miofibryle, mioglobina i glikogen) oraz siateczki sarkoplazmatyczna (magazynująca jony wapnia).

• Miofibryle zbudowane są z naprzemiennie ułożonych miofilamentów: cienkich (aktynowych) i grubych (miozynowych).

• Podstawową jednostką kurczliwą jest sarkomer.

• Rodzaje włókien mięśniowych szkieletowych:
  - czerwone – charakteryzuje je wolny skurcz, duża odporność na zmęczenie, komórki przeprowadzają oddychanie tlenowe,
  - białe – szybki i silny skurcz, szybko się męczą, praca beztlenowa,
  - pośrednie – zawierają cechy obu typów.

• Mięsień szkieletowy zbudowany jest z brzuśca (część kurczliwa, zawierająca miocyty) oraz połączonych z jego końcami ścięgien (pasm tkanki łącznej przyczepiające mięsień do kości).

• Brzusiec może rozdzielać się na kilka głów (mięśnie dwugłowe, trójgłowe, czworogłowe).

Ćwiczenia utrwalające