Sarkomer

Das Sarkomer (von griech. sarkós=Fleisch und mer=Teil) ist die kleinste funktionelle Einheit der Muskelfibrille (Myofibrille) und somit der Muskulatur.

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Jedes Sarkomer ist hauptsächlich aus drei mikroskopisch kleinen, kontraktilen Proteinen aufgebaut, die sich zu Filamenten (Proteinfäden) zusammensetzen, welche aus Actin, Myosin und Titin bestehen. Das Sarkomer hat einen strengen, regelmäßigen Aufbau und ist in Längsrichtung der Myofibrille, die wiederum längs der Muskelfaser gerichtet ist, angeordnet und hintereinander gereiht. Im Ruhezustand hat es eine Länge von etwa 2-2,5 Mikrometer.

Abschnitte des Sarkomers

Die Z-Scheiben (auch Z-Streifen oder Z-Linien genannt), welche mit den relativ dünnen und daher helleren Actinfilamenten verbunden sind, begrenzen das Sarkomer zu seinen Enden. An den Z-Scheiben hängen zu beiden Seiten Actinfilamente (d. h. ein Actinfilament ragt in zwei benachbarte Sarkomere), zwischen deren Enden die dicken und daher dunkleren Myosinfilamente liegen.

In der Mitte des Sarkomers und damit auch der Myosinfilamente befinden sich die M-Scheiben (auch M-Streifen oder M-Linien genannt). Man geht davon aus, dass M- und Z-Scheiben der mechanischen Querstabilisierung der Actin- und Myosinfilamente dienen.

Der Bereich um die M-Scheiben wird als H-Zone bezeichnet, dort befinden sich nur Myosinfilamente. Der Bereich um die Z-Scheiben wird als I-Band bezeichnet (I=isotrop), dort befinden sich nur Actinfilamente. Der Bereich zwischen zwei I-Bändern wird als A-Band bezeichnet (A=anisotrop).

Das Myosinfilament ist an M- und Z-Scheibe über das elastische Titinfilament verknüpft, welches am Myosinfilament gebunden zur M-Scheibe verläuft. Aktuellen Erkenntnissen zufolge soll das Titinfilament das Myosinfilament während der Kontraktion zwischen den Z-Scheiben zentrieren und eine Federfunktion übernehmen, daher ist es zu den Z-Scheiben hin federartig gewunden. Die Enden der Actin- und Myosin-/Titinfilamente überlappen sich. Zusammenfassend sieht die Sequenz der Sarkomerabschnitte folgendermaßen aus: Z – I – A – H – M – H – A – I – Z. Ein Sarkomer besteht also insgesamt aus einem A-Band und zwei halben I-Bändern.

Muskelkontraktion

Bei einer Muskelkontraktion bewegen sich die Actinfilamente zusammen mit den Z-Scheiben in Richtung der M-Scheibe und den mit ihnen verbundenen Myosinfilamenten. Da bei der Kontraktion die Filamente ihre Eigenlänge mit Ausnahme von Titin nicht verändern, verändert sich die Länge des Sarkomers. Bei einer Kontraktion wird das Sarkomer kürzer, bei einer Dehnung länger.