Pengertian Sarkomer: Struktur dan Fungsi

Sarkomer adalah unit fungsional dasar otot lurik, yaitu otot rangka dan jantung. Otot rangka adalah jenis otot yang digunakan dalam gerakan sukarela, dan otot jantung adalah otot yang merupakan bagian dari jantung.

Mengatakan bahwa sarkomer adalah unit fungsional berarti bahwa semua komponen yang diperlukan untuk kontraksi terkandung dalam setiap sarkomer. Faktanya, otot lurik terdiri dari jutaan sarkoma kecil yang memendek secara individual dengan setiap kontraksi otot.

Di sinilah letak tujuan utama sarkomer. Sarkomer mampu memulai gerakan besar dengan berkontraksi secara serempak. Struktur unik mereka memungkinkan unit-unit kecil ini untuk mengoordinasikan kontraksi otot.

Faktanya, sifat kontraktil otot adalah ciri khas hewan, karena pergerakan hewan sangat halus dan kompleks. Penggerak membutuhkan perubahan panjang otot saat fleksi, membutuhkan struktur molekul yang memungkinkan pemendekan otot.

Pengertian

Sarkomer adalah unit rumit dari jaringan otot lurik. Sarkomer adalah unit berulang antara dua garis Z. Otot rangka terdiri dari sel-sel otot tubular (miosit yang disebut serat otot atau miofiber) yang terbentuk dalam proses yang dikenal sebagai miogenesis.

Serat otot mengandung banyak miofibril tubular. Miofibril terdiri dari bagian berulang sarkoma, yang muncul di bawah mikroskop sebagai pita gelap dan terang bolak-balik. Sarkomer tersusun dari protein berserat yang panjang sebagai filamen yang meluncur melewati satu sama lain ketika otot berkontraksi atau rileks.

Dua protein penting adalah miosin, yang membentuk filamen tebal, dan aktin, yang membentuk filamen tipis. Miosin memiliki ekor panjang, berserat dan kepala bulat, yang berikatan dengan aktin. Kepala miosin juga berikatan dengan ATP, yang merupakan sumber energi untuk pergerakan otot. Miosin hanya dapat berikatan dengan aktin ketika situs pengikatan aktin terpapar oleh ion kalsium.

Molekul aktin terikat pada garis Z, yang membentuk perbatasan sarkomer. Pita-pita lain muncul ketika sarkomer sedang rileks.

Serat otot dari otot biseps mungkin mengandung 100.000 sarkomer. Miofibril sel otot polos tidak diatur menjadi sarkomer.

Pita

Sarkomer adalah apa yang memberi otot rangka dan otot jantung penampilan lurik,  yang pertama kali dijelaskan oleh Van Leeuwenhoek.

Sarkomer didefinisikan sebagai segmen antara dua garis Z yang berdekatan (atau Z-disc, atau badan Z). Dalam mikrograf elektron dari otot lurik, garis Z (dari bahasa Jerman “Zwischenscheibe”, cakram di antara pita I) muncul sebagai serangkaian garis gelap. Mereka bertindak sebagai titik penahan filamen aktin.

Garis Z yang mengelilingi adalah wilayah pita I (untuk isotropik). Pita I adalah zona filamen tipis yang tidak ditumpangkan oleh filamen tebal (myosin).

Mengikuti pita I adalah  pita A (untuk anisotropik). Dinamai berdasarkan sifatnya di bawah mikroskop polarisasi. Pita A berisi seluruh panjang filamen tebal tunggal. Pita Anisotropik mengandung filamen tebal dan tipis.

Dalam pita A adalah wilayah pucat yang disebut zona-H (dari “heller” Jerman, lebih cerah). Dinamai karena penampilannya yang lebih ringan di bawah mikroskop polarisasi. Pita H adalah zona filamen tebal yang tidak memiliki aktin.

Di dalam zona-H terdapat garis-M yang tipis (dari bahasa Jerman “Mittelscheibe”, piringan di tengah sarkomer) yang terbentuk dari elemen-elemen penghubung silang dari sitoskeleton.

Hubungan antara protein dan daerah sarkomer adalah sebagai berikut:

  • Filamen aktin, filamen tipis, adalah komponen utama dari pita I dan meluas ke Pita A.
  • Filamen miosin, filamen tebal, adalah bipolar dan meluas ke seluruh pita A. Mereka saling terhubung di pusat oleh pita M.
  • Titin protein raksasa (connectin) memanjang dari garis-Z sarkomer, di mana ia mengikat ke sistem filamen tebal (myosin), ke pita M, di mana ia dianggap berinteraksi dengan filamen tebal. Titin (dan isoform sambatannya) adalah protein tunggal yang sangat elastis tinggi yang ditemukan di alam. Ini menyediakan situs pengikatan untuk banyak protein dan dianggap memainkan peran penting sebagai penguasa sarkomer dan cetak biru untuk perakitan sarkomer.
  • Protein raksasa lain, nebulin, dihipotesiskan untuk memperpanjang sepanjang filamen tipis dan seluruh pita  I. Mirip dengan titin, itu dianggap bertindak sebagai penguasa molekuler bersama untuk perakitan filamen tipis.
  • Beberapa protein penting untuk stabilitas struktur sarkomer ditemukan di garis Z dan juga dalam pita M sarkomer.
  • Filamen aktin dan molekul titin saling terkait dalam cakram Z melalui protein alfa-aktinin garis Z.
  • Protein pita M miomesin serta C-protein mengikat silang sistem filamen tebal (miosin) dan bagian pita M titin (filamen elastis).
  • Garis M juga mengikat kreatine kinase, yang memfasilitasi reaksi ADP dan phosphocreatine menjadi ATP dan creatine.
  • Interaksi antara filamen aktin dan miosin dalam pita A sarkomer bertanggung jawab atas kontraksi otot (model pilamen geser).

Struktur komparatif

Struktur sarkomer mempengaruhi fungsinya dalam beberapa cara. Tumpang tindih aktin dan miosin menimbulkan kurva tegangan-panjang, yang menunjukkan bagaimana output gaya sarkomer berkurang jika otot diregangkan sehingga lebih sedikit jembatan silang dapat terbentuk atau dikompresi sampai filamen aktin saling mengganggu satu sama lain. Panjang filamen aktin dan miosin (diambil bersama-sama dengan panjang sarkomer) mempengaruhi kekuatan dan kecepatan – sarkomer yang lebih panjang memiliki lebih banyak jembatan silang dan dengan demikian lebih banyak kekuatan, tetapi memiliki kisaran pemendekan yang lebih pendek. Vertebrata menampilkan kisaran panjang sarkomer yang sangat terbatas, dengan panjang optimal yang kira-kira sama (panjang pada puncak-tegangan panjang) di semua otot individu maupun antar spesies. Arthropoda, bagaimanapun, menunjukkan variasi yang luar biasa (lebih dari tujuh kali lipat) dalam panjang sarkomer, antara spesies dan antara otot dalam satu individu.

Fungsi

Filament sliding atau pergeseran filamen menghasilkan ketegangan otot, merupakan fungsi utama sarkomer. Tindakan ini memberikan kekuatan fisik pada otot mereka.

Fungsi utama sarkomer adalah untuk memungkinkan sel otot berkontraksi. Untuk melakukan ini, sarkomer harus dipersingkat sebagai respons terhadap impuls saraf.

Filamen tebal dan halus tidak memendek, tetapi saling bergeser, menyebabkan sarkomer memendek sementara filamen mempertahankan panjang yang sama. Proses ini dikenal sebagai model filamen geser kontraksi otot.

Gesernya filamen menghasilkan ketegangan otot, yang tidak diragukan lagi merupakan kontribusi utama sarkomer. Tindakan ini memberi otot kekuatan fisik mereka.

Analogi singkatnya adalah bagaimana tangga panjang dapat diperpanjang atau dilipat tergantung kebutuhan kita, tanpa secara fisik memperpendek bagian logamnya.

Keterlibatan myosin

Untungnya, penelitian terbaru menawarkan ide bagus tentang bagaimana slip ini bekerja. Teori filamen geser telah dimodifikasi untuk memasukkan bagaimana myosin mampu menarik aktin untuk mempersingkat panjang sarkomer.

Dalam teori ini, kepala globular myosin terletak dekat aktin di daerah yang disebut wilayah S1. Wilayah ini kaya akan segmen berengsel yang dapat ditekuk untuk memfasilitasi kontraksi.

Fleksi S1 mungkin menjadi kunci untuk memahami bagaimana myosin mampu “berjalan” di sepanjang filamen aktin. Ini dilakukan dengan siklus pengikatan fragmen S1 myosin, kontraksi dan pelepasan akhirnya.

Mengikat myosin dan aktin

Ketika myosin dan aktin bergabung, mereka membentuk ekstensi yang disebut “jembatan silang.” Jembatan silang ini dapat terbentuk dan pecah dengan kehadiran (atau tidak adanya) ATP, yang merupakan molekul energi yang memungkinkan kontraksi.

Ketika ATP mengikat ke filamen aktin, ia memindahkannya ke posisi yang memperlihatkan situs pengikatan myosin-nya. Ini memungkinkan kepala globular myosin untuk mengikat ke situs ini untuk membentuk jembatan silang.

Ikatan ini menyebabkan gugus fosfat ATP terdisosiasi, dan dengan demikian myosin memulai fungsinya. Myosin kemudian memasuki keadaan energi yang lebih rendah di mana sarkomer dapat dipersingkat.

Untuk mematahkan jembatan silang dan memungkinkan myosin untuk beraksi mengikat dalam siklus berikutnya, perlu untuk mengikat molekul ATP lain ke myosin. Artinya, molekul ATP diperlukan untuk kontraksi dan relaksasi.

Related Posts