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筋線維の構造(筋鞘、筋原線維(アクチン・ミオシン)、筋小胞体、ミトコンドリア)

2014.10.27 | Category: トレーニング

1.筋鞘

 

筋線維を直接覆う膜を筋鞘(sarcolemma)といい、基底膜(basement membrane)と形質膜(plasma membrane)の二重構造になっています。

 

形質膜(細胞膜)はリン脂質からできており、膜を貫通するように、ナトリウム(Na+)チャンネル、カリウム(K+)チャンネル、Na+-K+ポンプが存在し、これらのチャンネルあるいはポンプは、静止電位や活動電位を発生させる役割を担っています。

 

形質膜のところどころに、膜が陥没して筋線維の内部に落ち込んだ管があり、この管は横行小管(T管)と呼ばれ、活動電位を筋細胞内部へと伝える作用を持ちます。

 

筋原線維

 

筋原線維(myofibril)は筋収縮を起こす器官で、収縮要素とも呼ばれ、直径は1~2μmで、1本の筋線維中には、数百本から数千本の筋原線維が含まれています。

 

筋原線維を電子顕微鏡で拡大してみると黒い部分(A帯)と白い部分(I帯)が交互に並んでいることが観察されます。

 

直径15μmのミオシンフィラメント(myosin filament)は、多数のミオシン分子からできており、ミオシン分子は膨らんだ部分(ミオシン頭部)と細長いロッドからできており、ロッドが絡み合いフィラメントを形成しています。

 

ミオシン頭部は、アクチンフィラメントに向かって突き出るうように配置されており、条件が揃うと強く結合することができます。

 

直径6μmのアクチンフィラメント(actin filament)の主成分は、球体のG-アクチンで、G-アクチンは数珠のように連なり、螺旋状に重合しフィラメントを形成しています。

 

フィラメントの溝に当たる部位には繊維上のトロポミオシン(tropomyosin)が存在し、さらに、トロポミオシンには、トロポニン(troponin)が結合しています。

 

※トロポニンは、T、C、Iの3成分からなる複合体になります。

 

アクチンフィラメントは、Z線から左右に突き出るように伸びており、Z線からZ線までを筋節(サルコメア:sarcomere)と呼び、筋節線維の基本構造になっています。

 

筋小胞体

 

筋原線維を覆っている袋状の膜器官を筋小胞体(sarcoplasmic reticulum:SR)といいます。

 

SRは機能と構造から2つの部位に分けることができ、両端のやや膨らんだ部位を終末槽と、終末槽と終末槽に挟まれた部位を縦走管といいます。

 

T管に隣接している終末槽には、カルシウム(Ca2+)放出チャンネルがあり、一方、縦走管にはCa2+ポンプとして機能するSRCa2+-ATPaseが多数存在します。

 

SRはCa2+の貯蔵庫で、通常、筋細胞内に存在するほとんどのCa2+は、SRの袋の中(内腔)にあり、SRの外側(細胞質)のCa2+濃度は極めて低く保たれています。

 

4.ミトコンドリア

 

アデノシン三リン酸(adenosine triphosphate:ATP)は、細胞が直接用いることができる唯一のエネルギー源になります。

 

長さ約2μmのミトコンドリア(mitochondria)では、酸素を用いた反応を通して、アデノシン二リン酸(adenosine diphoshate:ADP)と無機リン酸(inorganic phosphate:Pi)からATPが産生されます。

 

ミトコンドリアは、外膜と内膜の二重の膜でできており、内膜は極めて密に折りたたまれています。

 

内膜の内部はマトリックス(何かが生み出される場所を意味)と呼ばれ、ATP産生に必要な多くの酵素が含まれています。

 

一連の反応により、水素イオン(H+)は内膜と外膜の間の空間に蓄積され、そのため外部に出ようとする圧力が生じます。

 

内膜にはATP合成酵素があり、この圧力によってH+が酵素を貫通する際に発生するエネルギーを用いてATPが合成されます。

 

引用・索引 スポーツ・運動生理学概説

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