Podstawową jednostką budującą mięsień poprzecznie prążkowany jest włókno mięśniowe. Ma ono postać syncytiumsyncytiumsyncytium utworzonego z wielu komórek. Wewnątrz włókna, tuż pod błoną komórkową znajdują się liczne jądra. Ponadto występuje w nim silnie rozbudowana siateczka śródplazmatyczna i duża liczba mitochondriów. Wnętrze włókna mięśniowego wypełniają pęczki kurczliwych włókienek mięśniowych – miofibrylimiofibrylemiofibryli.

Miofibryla składa się z białkowych włókienek kurczliwych – miofilamentów, wśród których wyróżniamy:

• miofilamenty cienkie (aktynowe) zbudowane z cząsteczek białka aktyny;

• miofilamenty grube (miozynowe) utworzone cząsteczek białka miozyny.

R1e4a6GhA5bY0

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

Jednostką strukturalną i funkcjonalną włókna mięśniowego odpowiedzialną za jego skurcz jest sarkomersarkomersarkomer. Obejmuje on odcinek miofibryli pomiędzy dwiema błonami białkowymi zwanymi błonami granicznymi Z i zawiera połówkę jednego prążka jasnego, cały prążek ciemny i połówkę drugiego prążka jasnego.

Miofilamenty grube zbudowane są z połączonych ze sobą cząsteczek białka - miozyny. Jedna taka cząsteczka składa się z główki i ogona. Miofilamenty grube przyczepione są do linii M. Równolegle ułożone włókna miozyny silnie załamują światło, dzięki czemu pod mikroskopem są widoczne jako prążki ciemne.

Miofilamenty cienkie składają się z liniowo ułożonych cząsteczek aktyny. Białko to występuje w dwóch formach - globularnej (aktyna G), która pod wpływem ATP i jonów MgIndeks górny 2+²⁺ przekształca się w formę fibrylarną (aktynę F). Włókna aktyny pod mikroskopem są widoczne jako prążki jasne miofibryli.

Mechanizm skurczu mięśnia szkieletowego tłumaczy teoria ślizgowa, według której miofilamenty aktynowe wślizgują się pomiędzy miofilamenty miozynowe.

Wzajemne przesuwanie się względem siebie włókienek powoduje, że sarkomery się skracają, przy czym widoczne jest jedynie skracanie prążków jasnych, a długość ciemnych nie ulega zmianie. Równoległe rozmieszczenie części składowych mięśni kieruje siłę skurczu ku kościom, powodując ich odciąganie w określonym kierunku.

Ruch ślizgowy miofilamentów aktynowych i miozynowych względem siebie wymaga dostarczenia jonów wapnia oraz energii chemicznej zawartej w związkach wysokoenergetycznych w postaci ATPcząsteczka ATPATP.

Impuls nerwowy docierający aksonem do włókna mięśniowego wzmaga wydzielanie jonów wapnia zgromadzonych w tzw. zbiornikach końcowych (fragmenty retikulum sarkoplazmatycznego) w cytoplazmie komórki. Wzrost stężenia jonów CaIndeks górny 2²Indeks górny +⁺ wnikających pomiędzy włókienka białkowe przyczynia się do rozkładu ATP i uwalniania energii. W czasie rozkurczu jony wapnia wyłapywane są na drodze transportu aktywnego z powrotem do zbiorników końcowych.

Mięsień przekształca energię chemiczną na energię mechaniczną, co umożliwia wykonanie pracy, której towarzyszy wydzielanie energii cieplnej. Wszystkie komórki do pracy potrzebują energii, ale tylko komórki mięśniowe wymagają jej tak dużo, w tak krótkim czasie.

Kiedy komórka mięśniowa zostaje pobudzona do skurczu, dawki energii z ATP muszą być dostarczane od 20 do 100 razy szybciej niż w komórce w stanie spoczynku. Na początku komórki uruchamiają zgromadzony ATP, którego ilości starczają na ułamek sekundy. Aby mięsień mógł się kurczyć dalej, w krótkim czasie, w toku ogromnej ilości reakcji, muszą zostać wytworzona kolejne cząsteczki ATP.

Pierwsze porcje ATP powstają dzięki fosfokreatynie, która umożliwia jego szybkie odtworzenie z ADP według reakcji: fosfokreatyna + ADP = kreatyna + ATP. Fosfokreatyna jest związkiem wysokoenergetycznym, komórki zawierają jej ok. pięciokrotnie więcej niż ATP. Jednak opisania reakcja dostarcza energii tylko na 2 do 4 sekund. Ważne jest, aby w jak najszybszym czasie uruchomiony został tlenowy i beztlenowy proces spalania glukozy, z którego również kreatyna czerpie energię do odbudowy fosfokreatyny.

Najpierw w sarkoplazmie odbywa się beztlenowy rozkład glukozy do pirogronianu, który w dalszym etapie przemiany – już tlenowej – jest rozkładany w mitochondriach do dwutlenku węgla i wody. W czasie dłuższego wysiłku włókna mięśniowe jako źródło energii wykorzystują glukozę zgromadzoną w postaci glikogenu w mięśniach i wątrobie. Korzystają również z dostarczonych przez krew kwasów tłuszczowych, które są głównym „surowcem paliwowym” przy dłuższej pracy mięśni.

Ciekawostka

Dlaczego sportowcy wykonujący długi, intensywny wysiłek fizyczny spożywają płyny zawierające dużo glukozy i minerałów?

R1agF5ECVbb0m

Zdjęcie przedstawia młodego, ciemnoskórego mężczyznę biegnącego po drodze.

Słownik