Tysiące maleńkich mitochondriów można znaleźć w komórkach eukariotycznych o dużych potrzebach energetycznych. Na przykład mitochondria zajmują 40 procent cytoplazmy komórki mięśnia sercowego, zgodnie z Brytyjskie Towarzystwo Biologii Komórki. Poprzez proces oddychania komórkowego (fosforylacji oksydacyjnej) mitochondria wykorzystują tlen i metabolizują energię pokarmową do generowania łatwo dostępnych cząsteczek ATP, które zasilają komórkę. Sportowcy potrzebują dużej ilości mitochondriów w swoich komórkach mięśniowych, aby osiągnąć maksymalną wydajność.
Struktura komórek mięśniowych
Komórki mięśniowe (miocyty) są ciasnymi wiązkami mikrofibryle ze specjalistyczną retikulum endoplazmatycznym (retikulum sarkoplazmatyczne). Komórki mięśniowe łączą się, tworząc długie włókna mięśniowe. Mięśnie organizmu pchają, ciągną i kurczą się w odpowiedzi na bodziec komórek nerwowych z mózgu lub autonomicznego układu nerwowego. Mitochondria są rozsiane po całej komórce mięśniowej, aby stale dostarczać komórce cząsteczki ATP.
Schemat komórek mięśniowych wygląda zupełnie inaczej niż inne typy komórek w ludzkim ciele, ponieważ kształt komórki odnosi się do funkcji komórki. Organelle komórki mięśniowej są również nazywane nieco inaczej: nazywa się błonę plazmatyczną sarkolemma; cytoplazma jest sarkoplazma, a retikulum endoplazmatyczne jest retikulum sarkoplazmatyczne. Komórki mięśni szkieletowych mają wiele jąder wzdłuż błony. Środek komórki zawiera naprzemienne pasma białek (miofibryle), które kurczą się, gdy sygnały nerwowe docierają do komórki.
Organelle w tkance mięśniowej
Tkanka mięśniowa składa się z długich, cienkich, cylindrycznych komórek mięśniowych zawierających ściśle upakowane organelle. Komórki mogą być wielojądrowy i dzielić się cytoplazmą. Liczny mitochondria znajdują się w każdej komórce mięśniowej, aby zapewnić energię metaboliczną do skurczu mięśni. Retikulum endoplazmatyczne wspomaga mitochondria w filtrowaniu cząsteczek i utrzymywaniu homeostazy.
Rola mitochondriów w komórkach mięśniowych
Mitochondria są niezbędnymi organellami zamkniętymi w podwójnej błonie, która ma własne DNA odziedziczone po matce. Zewnętrzna warstwa membrany odfiltrowuje duże cząsteczki. Wewnętrzna warstwa membrany ma kilka fałd, zwanych Cristae, osadzony w białkach transportujących cząsteczki zaangażowane w produkcję ATP. Komórki eukariotyczne mogą zawierać w swojej cytoplazmie od jednego mitochondrium do tysięcy mitochondriów.
Ostatnie badania sugerują, że mitochondria działają jak elektrownia, produkując i rozprowadzając energię w sieci energetycznej, jak donosi Narodowy Instytut Zdrowia. Mitochondria występują proporcjonalnie do funkcji i celu komórki. Na przykład liczne mitochondria w komórkach mięśniowych umożliwiają organizmowi szybką reakcję, co może być szczególnie pomocne w ucieczce przed drapieżnikiem.
Funkcja komórek mięśni szkieletowych
Jak sama nazwa wskazuje, mięsień szkieletowy składa się z wysoce wyspecjalizowanych komórek, które poruszają szkieletem i niektórymi innymi częściami ciała, takimi jak język. Mięśnie szkieletowe są dobrowolne, co oznacza, że mózg może świadomie sygnalizować, kiedy i jak poruszyć ręką, aby na przykład sięgnąć do książki w bibliotece na półce. Komórki szkieletowe mają unikalną strukturę, aby w razie potrzeby szybko i siłą kurczyć się.
Dwa rodzaje mięśni szkieletowych to wolnokurczliwe i szybkokurczliwe. Wolnokurczliwe mięśnie są czerwonawymi włóknami, które metabolizują tlen i stale kurczą się, aby wykonywać takie zadania, jak stanie przez wiele godzin lub bieganie w maratonie. Organelle mitochondrialne i cząsteczki wiążące tlen (mioglobina) są obfite w komórce.
Szybkokurczliwe mięśnie można dalej podzielić według ilości mitochondriów i mioglobiny obecnych we włóknie mięśniowym. Włókna mięśniowe z dużą ilością mitochondriów i mioglobiny oddychanie aerobowe na energię, podczas gdy mięśnie o mniejszym zużyciu mitochondriów glikoliza. Szybkokurczliwe mięśnie zapewniają dramatyczne przypływy energii do takich czynności, jak sprint w zawodach.
Funkcja komórek mięśni gładkich
Wydłużone mięśnie gładkie kurczą się mimowolnie pod wpływem hormonów, metabolitów i autonomicznego układu nerwowego. Znajdujące się w przewodzie pokarmowym, przewodach, tętnicach i naczyniach limfatycznych komórki mięśni gładkich kurczą się ze sobą. Komórki mięśni gładkich mają jedno centralnie zlokalizowane jądro, jak większość innych komórek somatycznych.