Muskelfasern⎯Die Zellen, aus denen die Muskeln bestehen⎯enthalten spezialisierte Strukturen, die es ihnen ermöglichen, Bewegung zu erzeugen. Muskelfasern sind mit stäbchenförmigen Strukturen gepackt, die jeweils als Myofibrillen bezeichnet werden. Myofibrillen sind dünne Fasern, die ultramikroskopische Proteinfäden enthalten, von denen jeder als Myofilament bezeichnet wird. Die Myofilamente bilden abwechselnd helle und dunkle Bänder in den Myofibrillen. Insbesondere enthalten Myofibrillen die Proteine Aktin, die dünnen Proteinfilamente, die sich mit den Enden des Sarkomers verbinden, und Myosin, ein Protein auf den dicken Filamenten, die in der Mitte jedes Sarkomers sitzen und die Bänder bilden. Jede Einheit (ein helles Band und ein dunkles Band) wird als Sarkomer bezeichnet. Das Sarkomer ist eine regelmäßige wiederholte Struktur, die aus dicken und dünnen Filamenten besteht, die in den Myofibrillen der Muskelfasern vorhanden sind. Das wiederholte Muster der Sarkomere verleiht dem Skelettmuskel sein gestreiftes oder gestreiftes Aussehen.
Dicke Myosin-Myofilamente sitzen in der Mitte jedes Sarkomers in einer Region, die als A-Band bezeichnet wird. Dünne Aktin-Myofilamente sitzen am Ende des Sarkomers, in Regionen, die als I-Bänder bezeichnet werden. Diese Aktinfilamente sind an den Grenzen jedes Sarkomers an Z-Scheiben gebunden. Z-Discs bestehen aus mehreren stabilisierenden Proteinen und dienen als Ankerpunkt für Aktinmoleküle. Aktin wird durch das Riesenprotein Titin oder Connectin an die Z-Scheibe gebunden. Schließlich befindet sich im Zentrum des Sarkomers die H-Zone⎯, ein Bereich, der nur Myosin enthält. Bei Stimulation durch ein Motoneuron an der neuromuskulären Verbindung arbeiten Aktin und Myosin zusammen, um aneinander vorbeizugleiten und die Z-Scheiben näher zusammenzuziehen. Dies zieht den Muskel zusammen und schrumpft die H-Zone und das I-Band.
Muskelfasern haben auch andere spezialisierte Zellstrukturen. Die Zellmembran der Muskelfasern wird Sarkolemma genannt. Diese Membran hat spezielle Merkmale, die als transversale Tubuli oder T-Tubuli bezeichnet werden. Jeder transversale Tubulus bietet eine Erweiterung des Sarkolemms, das als Kanal durch die Bündel von Myofibrillen verläuft. Diese Erweiterung der Membran ermöglicht es dem Signal, das den Muskel aktiviert, schnell alle Myofibrillen in der Muskelfaser zu erreichen. Auf beiden Seiten des transversalen Tubulus befinden sich Strukturen, die als terminale Zisternen des sarkoplasmatischen Retikulums bezeichnet werden. Das sarkoplasmatische Retikulum ist ein muskelspezifischer Typ des glatten endoplasmatischen Retikulums. Es bildet ein Netzwerk um jede Myofibrille, das eine Kalziumionenreserve enthält, die bereit ist, Kalziumionen freizusetzen, wenn sie von einem Motoneuron stimuliert werden. Die terminalen Zisternen sitzen an den Rändern dieses Netzwerks neben den transversalen Tubuli und sind bereit, ihre Kalziumreserven freizusetzen, sollte ein Aktionspotential eintreffen.
Gestreifte Muskelfasern entstehen, wenn multiple Myozyten — die Vorläuferzellen, aus denen Muskelzellen entstehen – miteinander verschmelzen. Vorläuferzellen ähneln Stammzellen, entwickeln sich jedoch zu spezifischen Zellen mit gezielten Funktionen wie einer Knochen- oder Muskelzelle. Aus diesem Grund enthalten sie mehrere Kerne. Diese Kerne sind abgeflacht und befinden sich in der Nähe der Zellmembran, so dass sie die Wirkung der Myofibrillen nicht behindern. Muskelfasern enthalten auch andere Organellen. Zu diesen spezialisierten Zellteilen gehören Mitochondrien, die in Muskelfasern manchmal als Sarkosomen bezeichnet werden.
Muskelfaserstruktur
