MYOFILAMENTS: JENIS, STRUKTUR DAN ORGANISASI - BIOLOGI - 2025

The myofilaments adalah protein kontraktil miofibril, yang unit struktural sel-sel otot, sel-sel memanjang serat otot diistilahkan.

Serat otot dan komponennya memiliki nama tertentu. Sebagai contoh, membran, sitoplasma, mitokondria, dan retikulum endoplasma masing-masing dikenal sebagai sarcolemma, sarcoplasm, sarcosomes, dan sarcoplasmic reticulum.

Struktur myofilaments (Sumber: Mikael Häggström, digunakan dengan izin. Melalui Wikimedia Commons)

Dengan cara yang sama, elemen kontraktil di dalamnya secara bersama-sama disebut myofibril; dan protein kontraktil yang menyusun miofibril disebut miofilamen.

Ada dua jenis miofilamen: tipis dan tebal. Filamen tipis terutama terdiri dari tiga protein: F-aktin, tropomiosin, dan troponin. Filamen tebal, pada bagiannya, hanya terdiri dari protein lain yang dikenal sebagai miosin II.

Selain ini, ada protein lain yang terkait dengan filamen tebal dan tipis, tetapi ini tidak memiliki fungsi kontraktil, tetapi lebih bersifat struktural, di antaranya adalah, untuk beberapa nama, titin dan nebulin.

Jenis serat otot

Susunan khusus miofilamen yang membentuk miofibril memunculkan dua jenis serat otot: serat otot lurik dan serat otot polos.

Serabut otot lurik, ketika diperiksa di bawah mikroskop optik, menunjukkan pola lurik atau pita transversal yang berulang di seluruh permukaannya dan yang memberi nama, pada otot yang mengandungnya, otot lurik. Ada dua jenis serabut otot lurik, rangka dan jantung.

Serat otot yang tidak menunjukkan pola pita transversal ini disebut serat halus. Mereka adalah orang-orang yang menyusun otot-otot dinding pembuluh darah dan organ dalam.

Struktur

Miofilamen tipis

Miofilamen ini terdiri dari aktin F dan dua protein terkait: tropomiosin dan troponin, yang memiliki fungsi pengaturan.

Aktin F, atau aktin berfilamen, adalah polimer dari protein globular kecil lainnya yang disebut aktin G atau aktin globular, dengan berat molekul sekitar 42 kDa. Ini memiliki situs pengikatan untuk miosin, dan disusun dalam dua rantai yang disusun sebagai heliks ganda yang terdiri dari sekitar 13 monomer per putaran.

Filamen aktin-F dicirikan dengan memiliki dua kutub: satu positif, diarahkan ke piringan Z, dan yang lainnya negatif, ditempatkan ke tengah sarkomer.

Tropomyosin juga terdiri dari rantai ganda polipeptida heliks ganda. Ini adalah protein 64 kDa yang membentuk filamen yang terletak di alur yang ditinggalkan oleh rantai heliks ganda dari filamen aktin F tipis, seolah-olah "mengisi" ruang kosong di heliks.

Saat istirahat, tropomiosin menutupi atau "menutupi" situs pengikatan aktin untuk miosin, mencegah interaksi kedua protein, yang menyebabkan kontraksi otot. Di sekitar setiap filamen tipis dan sekitar 25-30m dari awal setiap tropomiosin terdapat protein lain yang disebut troponin.

Troponin (Tn) adalah kompleks protein yang terdiri dari tiga subunit polipeptida bola yang disebut troponin T, C dan I. Setiap molekul tropomiosin memiliki kompleks troponin terkait yang mengaturnya, dan bersama-sama mereka bertanggung jawab untuk mengatur inisiasi dan penghentian. kontraksi otot.

Miofilamen tebal

Filamen tebal adalah polimer myosin II, yang beratnya 510 kDa dan terdiri dari dua rantai berat masing-masing 222 kDa dan empat rantai ringan. Rantai ringan terdiri dari dua jenis: rantai ringan esensial 18 kDa dan rantai ringan regulasi 22 kDa.

Setiap rantai berat myosin II berbentuk batang dengan kepala bulat kecil di ujungnya yang menonjol hampir 90⁰ dan memiliki dua tempat pengikatan, satu untuk aktin dan satu untuk ATP. Inilah sebabnya mengapa protein ini termasuk dalam keluarga ATPase.

Filamen tebal terdiri dari lebih dari 200 molekul myosin II. Kepala bola dari masing-masing molekul ini bertindak seperti "pemukul" selama kontraksi, mendorong aktin yang ditempelkan sehingga meluncur ke tengah sarkomer.

Organisasi

Dalam serat otot lurik rangka, miofibril menempati sebagian besar sarkoplasma, dan tersusun secara teratur, kelompok longitudinal di seluruh sel.

Dalam bagian longitudinal yang terlihat dengan mikroskop optik, pita cahaya, yang disebut Pita I, dan pita gelap, yang disebut Pita A. Pita ini sesuai dengan susunan tersusun miofibril, dan oleh karena itu dengan miofilamen yang menyusunnya.

Di tengah Pita I ada garis gelap dan tipis yang disebut Garis atau Disk Z.Pusat dari setiap Pita A memiliki area yang lebih terang yang disebut Band H, yang secara terpusat dibagi oleh garis yang lebih gelap yang disebut Garis M .

Dibatasi antara dua garis Z, sebuah struktur yang disebut sarkomer dijelaskan, yang merupakan unit fungsional dari otot rangka. Sarkomer terdiri dari miofilamen kontraktil yang disusun secara teratur dalam pita A, H, dan hemi-pita I di setiap ujungnya.

Pita I hanya berisi filamen tipis, pita A berisi filamen tebal yang terjalin di kedua ujungnya dengan filamen halus, dan pita H hanya berisi filamen tebal.

Bagaimana miofilamen diatur dalam sarkomer?

Miofilamen tebal dan tipis dapat dilihat dengan memeriksa sampel otot rangka di bawah mikroskop elektron. Ini dikatakan "interdigitate" atau "intertwine" satu sama lain dalam susunan yang berurutan, teratur dan paralel.

Filamen tipis berasal dari cakram Z dan memanjang di setiap sisi dengan arah berlawanan dan menuju pusat setiap sarkomer yang berdekatan. Dari cakram Z di setiap ujung sarkomer, dalam otot yang rileks, aktin bergerak ke awal pita H di setiap sisi.

Jadi, dalam serat otot dari otot rangka yang rileks, miofilamen tebal menempati area pusat yang membentuk pita gelap atau pita A; dan filamen tipis memanjang ke kedua sisi sarcomere tanpa mencapai bagian tengahnya.

Pada penampang di daerah di mana filamen tebal dan tipis saling tumpang tindih, pola heksagonal dapat diamati yang meliputi filamen tebal di tengah dan enam filamen tipis yang mengelilinginya, dan yang terletak di setiap tepi segi enam. .

Organisasi miofilamen dalam sarkomer ini diawetkan oleh fungsi serangkaian protein yang terkait dengan miofilamen dan yang memiliki fungsi struktural, di antaranya titin, aktin alfa, nebulin, miomesin, dan protein C dapat disorot. .

Mekanisme kontraksi

Ketika asetil kolin (neurotransmitter) dilepaskan ke pelat neuromuskuler melalui stimulasi neuron motorik, serat otot tereksitasi dan saluran kalsium dengan gerbang tegangan di retikulum sarkoplasma terbuka.

Kalsium berikatan dengan troponin C, menyebabkan perubahan konformasi pada tropomiosin, mengekspos situs aktif aktin, sehingga memicu kontraksi. Ketika kadar kalsium turun, tropomiosin kembali ke posisi semula dan kontraksi berhenti.

Mengekspos situs pengikatan aktin ke miosin memungkinkan kedua protein untuk mengikat dan miosin untuk mendorong aktin menuju pusat sarkomer, meluncur di atas miosin.

Selama kontraksi otot, garis Z dari setiap sarkomer mendekati pusat, mendekati garis M, meningkatkan interdigitasi antara aktin dan miosin dan mengurangi ukuran pita I dan H. Derajat pemendekan akan bergantung pada penjumlahan dari pemendekan masing-masing sarkomer otot yang berkontraksi.

Referensi

1. Berne, R., & Levy, M. (1990). Fisiologi. Mosby; Edisi Internasional.
2. Fox, SI (2006). Human Physiology (edisi ke-9th). New York, AS: McGraw-Hill Press.
3. Gartner, L., & Hiatt, J. (2002). Text Atlas of Histology (edisi ke-2nd). Mexico DF: McGraw-Hill Interamericana Editores.
4. Murray, R., Bender, D., Botham, K., Kennelly, P., Rodwell, V., & Weil, P. (2009). Harper's Illustrated Biochemistry (edisi ke-28). McGraw-Hill Medical.
5. Rawn, JD (1998). Biokimia. Burlington, Massachusetts: Penerbit Neil Patterson.
6. Ross, M., & Pawlina, W. (2006). Histologi. A Text and Atlas dengan korelasi sel dan biologi molekuler (edisi ke-5). Lippincott Williams & Wilkins.
7. West, J. (1998). Fisiologis Basis of Medical Practice (edisi ke-12). Mexico DF: Editorial Médica Panamericana.