ARAS ORGANISASI OTOT RANGKA

Aras organisasi otot rangka terbahagi kepada lima struktur iaitu keseluruhan otot (organ), gentian otot (sel), miofibril (struktur intrasel khusus), filamen tebal dan filamen nipis (elemen sitorangka) dan miosin dan aktin (protein).


Otot rangka
Otot rangka mempunyai banyak gentian otot yang terletak selari sesama sendiri dan diberkas oleh tisu penghubung.

Gentian otot
Gentian otot biasanya panjang dan merentasi keseluruhan panjang otot. Gentian otot terbentuk disebabkan pelakuran banyak sel yang kecil semasa perkembangan embrio. Gentian otot merupakan satu sel otot yang mempunyai berbilang nukleus dan kehadiran banyak mitokondria iaitu organel yang menjana tenaga yang diperlukan untuk pengecutan otot. Gentian otot juga mengandungi banyak miofibril yang berbentuk silinder (1μm diameter) dan terdiri daripada 80% isipadu gentian otot. Selain itu gentian otot terlibat secara langsung dengan pengecutan otot.

Miofibril
Setiap miofibril mengandungi elemen sitorangka yang terdiri daripada filamen tebal dan filamen nipis.

Filamen tebal dan filamen nipis
Filamen tebal yang merupakan protein miosin mempunyai diameter 12-18 nm dan panjang 1.6 μm. Filamen nipis pula yang merupakan protein aktin mempunyai diameter 5-8 nm dan panjang 1.0 μm. Di bawah mikroskop, satu miofibril menampakkan jalur gelap (jalur A) dan jalur cerah (jalur I). Ini merupakan ciri unik otot rangka (striation).

Jalur A mengandungi filamen tebal bersebelahan dengan sebahagian filamen nipis yang bertindih dengan kedua-dua hujung filamen tebal. Filamen tebal hanya berada di dalam jalur, kedua-dua hujung filamen menentukan kawasan luar sesuatu jalur A. Kawasan cerah di dalam bahagian tengah pada jalur A di mana filamen nipis tidak sampai adalah dikenali sebagai zon H. Hanya bahagian tengah filamen tebal terlibat bagi zon ini. Jalur I
mengandungi bahagian yang lain (bakinya) pada jalur nipis yang mengunjur ke dalam jalur A.
Garisan Z yang vertikal dan gelap merupakan protein sitorangka yang menghubungkan dua sarkomer dengan ‘memegang’ sarkomer kelihatan di jalur I. Kawasan cerah di antara dua garisan Z dikenali sarkomer. Contohnya struktur yang memberi unit fungsi pada otot rangka. Sarkomer ialah komponen asas bagi gentian otot yang boleh menghasilkan pengecutan.

Garisan M yang vertikal merupakan protein yang ‘memegang’ filamen tebal bersama merentasi secara vertikal di tengah-tengah jalur Z di dalam bahagian tengah zon H. Di bawah mikroskop elektron, jambatan lintang dapat dilihat daripada setiap filamen tebal menuju ke arah di sekeliling filamen nipis. Contohnya di kawasan di mana filamen tebal dan filamen nipis bertindih. Jambatan lintang mencuar daripada setiap filamen dalam enam arah menuju ke filamen nipis berdekatan. Terdapat lebih kurang 16 bilion filamen tebal dan 32 bilion filamen nipis bagi setiap gentian otot.

Miosin dan aktin
Miosin berbentuk silinder dan mempunyai diameter 10-100 μm ; panjang 750000 μm (2.5 kaki). Miosin membentuk filamen tebal yang terdiri daripada ratusan molekul miosin (protein) yang mengandungi 2 subunit seiras yang berbentuk kayu golf. Kepala protein ini membentuk jambatan lintang di antara filamen tebal dan filamen nipis. Setiap jambatan lintang mempunyai 2 tapak yang berperanan penting dalam proses pengecutan, otot pengikat aktin dan tapak miosin ATPase (ATP-splitting).

Filamen nipis (aktin) membentuk dan menipis yang mempunyai 3 protein iaitu aktin, tropomiosin, dan troponin. Molekul aktin merupakan protein struktur utama pada filamen nipis yang berbentuk sfera. Tulang belakang pada filamen nipis terbentuk dengan cara gabungan molekul aktin menjadi 2 utas yang berpintal, bak 2 utas mutiara berpintal di antara satu sama lain. Setiap molekul aktin mempunyai ikatan khusus untuk pelekatan dengan satu jambatan lintang miosin. Ikatan di antara molekul aktin dan molekul miosin di jambatan lintang menghasilkan pengecutan yang menggunakan tenaga gentian otot. Aktin dan miosin juga dikenali sebagai protein pengecutan walaupun sebenarnya kedua-duanya tidak mengecut. Dalam gentian otot yang mengendur, pengecutan tidak berlaku. Aktin tidak berupaya untuk mengikat dengan jambatan lintang disebabkan oleh posisi pada 2 jenis protein lagi di dalam filamen nipis iaitu tropomiosin dan troponin. Tropomiosin ialah protein berbentuk bebenang yang berlilit di sepanjang jalur pada pilin miosin. Dalam posisi ini tropomiosin menutupi tapak aktin jambatan lintang, justeru menghalang (blocking) interaksi yang boleh menghasilkan pengecutan otot.

Troponin merupakan protein kompleks yang mengandungi 3 unit polipeptida di mana satu mengikat pada tropomiosin, satu lagi mengikat pada aktin, dan satu lagi mengikat pada kalsium. Apabila troponin tidak mengikat pada kalsium, protein ini menstabilkan tropomiosin dalam posisi menghalangnya (blocking) terhadap tapak ikatan jambatan lintang, maka otot berada dalam keadaan mengendur. Apabila tropomiosin tidak berada di situ, aktin dan miosin terikat pada jambatan lintang maka pengecutan otot berlaku. Tropomiosin dan troponin kadangkala dikenali sebagai protein regulasi.Protein ini menyaluti (menghalang pengecutan) atau mendedahkan (membuka) yang menghasilkan pengecutan pada tapak ikatan untuk interaksi di antara aktin dan miosin.