Was ist ein Myofilament?
Ein Myofilament ist eine Kette von Proteinmolekülen, die sich in den Myofibrillen eines quergestreiften Muskels befindet. Es gibt zwei Arten von Myofilamenten, dünne und dicke, wobei die dünnen Filamente hauptsächlich aus dem Protein Actin und die dicken hauptsächlich aus dem Protein Myosin bestehen. In gestreiftem Muskelgewebe sind die Filamente innerhalb der Myofibrillen in sich wiederholenden Polypeptidkomplexen angeordnet, die als Sarkomere bezeichnet werden. Die Myofilamente spielen eine wichtige Rolle bei der Muskelkontraktion und -entspannung.
Der quergestreifte Muskel befindet sich im gesamten Körper in Form eines Skelettmuskels, einer Art Muskel, dessen Kontraktionen und Bewegungen bewusst gesteuert werden können. Der Herzmuskel ist ebenfalls gestreift und befindet sich nur innerhalb der Wände des Herzens. In den Zellen der gestreiften Muskeln befinden sich röhrenförmige Organellen, die als Myofibrillen bezeichnet werden. Die Myofibrillen bestehen aus Proteinbündeln in Form von dicken und dünnen Myofilamenten.
In gestreiftem Muskelgewebe hat ein Myofilament eine feste Länge, die sich nicht ändert, auch wenn sich der Muskel verkürzt, wenn er sich zusammenzieht oder verlängert, wenn er sich wieder entspannt. Ein dünnes Myofilament besteht hauptsächlich aus einem Protein namens Actin, das sich während der Muskelkontraktion zu einem leiterartigen Gerüst zusammensetzt, das die Myosinfilamente dann zur Krafterzeugung verwenden können. In einem dünnen Myofilament sind Aktinproteinmoleküle an zwei andere Proteintypen gebunden, die als Nebel und Troponin bezeichnet werden. Ein dickes Myofilament besteht hauptsächlich aus dem Motorprotein Myosin, das mit einem anderen Protein, dem Titin, an das Actin-Netzwerk von Proteinen gebunden ist.
Die Myofilamente spielen eine Rolle bei der Muskelkontraktion, wobei ein Modell verwendet wird, das als Gleitfilamentmodell bezeichnet wird. Aktionspotentiale Impulse aus dem Zentralnervensystem lösen die Freisetzung von Calciumionen aus dem Skelettmuskelgewebe aus. Calciumionen binden an das Protein Tropomyosin, das die Myosin-Bindungsstellen auf den Actin-Myofilamenten verdeckt. Die Calciumbindung verändert die Struktur der Tropomyosin-Moleküle, wodurch die Myosin-Filamente an den Myosin-Bindungsstellen chemische Bindungen mit den Actin-Filamenten eingehen können.
Sobald die Filamente von Myosin und Actin miteinander verbunden sind, beginnt der Kontraktionsprozess. Muskeln verkürzen oder ziehen sich zusammen, wenn Myosin-Myofilamente über das passive Netzwerk von Aktinproteinen gleiten. Sobald die Kontraktion des Muskels abgeschlossen ist, bindet ein Nukleotid namens Adenosintriphosphat (ATP) an die Myosinfilamente und schwächt deren Bindung an die Actinfilamente. Die Myosinfilamente nutzen ATP, um Energie zu gewinnen, damit sie sich von den Aktinfilamenten lösen und in ihre ursprüngliche Position zurückkehren können. Dies bewirkt, dass sich der Muskel verlängert und in eine entspannte Position zurückkehrt.