1. سلام
دانشجویان محترم تربیت بدنی لطفا اسلایدها را در کنار مطالب ارایه شده در کلاس مطالعه نمایید تا برای امتحان آماده باشید.
اسلایدها مربوط به موارد تدریس شده پس از میانترم بوده و دروسی که در میانترم امتحان داده اید در امتحان نهایی پرسش نخواهند داشت.
موفق باشین
مومنی مقدم

2. کلروپلاست

4. کلروپلاست ارگانل در بافت سبز گیاهی انجام فتوسنتز: جذب انرژی نور خورشید
سنتز کربوهیداراتها
تولید اکسیژن مولکولی

5. فتوسنتز
انرژی نوری به انرژی شیمیایی تبدیل می شود که سرآغاز زنجیره انرژی در دنیای زنده است
با انجام عمل فتوسنتز به تدریج گازاکسیژن در اقیانوس ها وجوزمین آزاد شده و با پیدایش گاز اوزون زندگی در سطح خشکی امکان پذیر گردید.
اکسیداسیون میتوکندریایی وابسته به این اکسیژن است

6. پلاستید نوعی اندامک ذخیره ای در گیاهان است
آمیلوپلاست: ذخیره نشاسته در سیب زمینی
کروموپلاست: ذخیره لیکوپن در گوجه فرنگی
کلروپلاست: فتوسنتز

7. انواع اصلی کلروپلاست C3 تثبیت انرژی در اسید سه کربنی: شامل اکثر گیاهان

8. فتوسنتز غیر کلروپلاستی
در برخی پروکاریوتها:
سیانوباکتری ها
باکتریهای فتوسنتز کننده غیرهوازی
در جلبکهای قهوه‌ای و قرمز، رنگ سبز کلروفیل بوسیله سایر رنگیزه‌ها پوشیده شده است.
در غشا خود دارای ساختارهای تیغه مانند بنام کروماتوفور هستند که انرژی نور را به دام می اندازند

10. نکات تعداد کلروپلاست ها بسته به نوع گیاه متفاوت است
تعداد کلروپلاست ها بسته به نوع فعالیت متفاوت است
اندازه کلروپلاست ها بسته به میزان نور تغییر می کند
نور در میزان تولید کلروفیل موثر است
اشکال عمومی کروی و بیضوی و دیسکی شکل دارند

11. ساختمان مشابه میتوکندری ها دو غشا مجزا دارد غشا خارجی بدون چین خوردگی
غشا داخلی مانند میتوکندری به سمت داخل ماتریکس(استروما) چین خوردگی دارد که لاملا یا تیغه نام دارند

12. ساختمان
تیلاکویید
گرانا یا گرانوم

13. ترکیب شیمیایی آب پروتئین(تا 70 درصد وزن خشک) رنگیزه ها(کلروفیل و..)
سیتوکرومها
DNA
RNA
ریبوزوم 70s
لیپیدها(گالاکتوزیل دی گلیسیرید-فسفولیپید-کینونها-استرول)

14. ژنوم كلروپلاست
DNA كلروپلاستها مولكولهايي حلقوي هستند که به غشاي داخلي كلروپلاست چسبيده‌اند. DNA موجود در كلروپلاست با DNA هسته سلول با هم متفاوتند. DNA كلروپلاست هيستون ندارد ولي DNA هسته هيستون دارد. چون DNA كلروپلاست هيستون ندارد خيلي فعال است.
فرايندهایی همانند سازي، رونويسي و پروتئين سازي مستقل از هسته و در بستره كلروپلاست انجام مي‌گيرد. اندازه ژنوم كلروپلاست در تمام گياهان مشابه است و حدود 120 ژن دارد. محصولات شناخته شده آنها شامل RNA‌هاي ريبوزومي، tRNAها، برخي زير واحدهاي RNA پلي‌مراز، برخي از پروتئينهاي ريبوزومي و تعدادي از آنزيمهايي است كه در فتوسنتز نقش دارند. صفاتي كه توسط DNA كلروپلاست تعيين مي‌شوند از وراثت سيتوپلاسمي تبعيت مي‌كنند.

15. کلروفیل کلروفیل های مختلف با حروف مختلف
همه گیاهان کلروفیل نوع a را دارا هستند
همچنین انواع e,d,c,b هم شناخته شده اند
در باکتری ها باکتریوکلروفیل

16. کلروفیل
كلروفيل بعنوان یکی از رنگدانه های فتوسنتزی، از نظر ساختماني به گروه هم هموگلوبين خيلي شبيه است. رنگدانه قرمز هموگلوبين داراي آهن است كه اكسيژن را در خون انتقال مي دهد اما تمام کلروفیل ها يك اتم منيزيم دارند.(داخل حلقه تتراپیرولی)
هر مولكول كلروفيل داراي يك دنباله ليپيدي است كه آن را در لايه هاي ليپيدي غشاي تيلاكوئيدي استوار مي كند(فیتول).

18. طیف جذب نوری کلروفیل ها

19. وقتي كه مخلوطي از طول موجها چنان كه در نور «سفيد» معمولي وجود دارد به مولكول كلروفيل بتابد، اين مولكول، طول موجهاي قرمز و بنفش را به شدت بیشتر و طول موجهاي نارنجي، زرد و آبي را با شدتي كمتر جذب مي كند. در مقابل، طول موج سبز اصلا ً جذب نمي شود، بلكه از كلروپلاست عبور داده يا از آن منعكس مي شود. به همين سبب برگ در روشنايي، سبز مي نمايد

22. رنگیزه های دیگر کاروتنوئید: از زنجیره های ایزوپرنی
در جانوران پیش ساز ویتامین A
زرد-نارنجی- قرمز
انواع آلفا-بتا-گاما
فيكوبيلينها بعنوان رنگدانه آبي يا قرمز موجود در باكتريهاي سبز- آبي و جلبكهاي قرمز

23. محل قرار گیری رنگیزه ها در تیغه تیلاکویید در قسمت لیپیدی
زنجیره فیتولی لیپوفیل
تتراپیرول هیدروفیل

24. منشا تقسیم کلروپلاست قدیمی پروپلاستیدها
درون همزیستی مانند میتوکندری ها

25. فتوسنتز

26. دو مرحله اساسی فتوسنتز
1- واکنش های نوری- فتوشیمیایی : در تیغه های کلروپلاست-برای تولید ATP –آزاد شدن اکسیژن
2-واکنش های سنتزی یا تاریکی: نیازمند ATPو NADPH هستند-احیا دی اکسید کربن و تولید قند

29. جذب انرژی نور و تهییج

30. بازگشت به حالت اولیه پس از تهییج
1- انرژی بصورت تشعشع با طول موج بالاتر ساطع شود مثل فلورسنت
2- تبدیل به انرژی حرارتی
3- انتقال انرژی به مولکول دیگر(تبادل الکترون ها)

32. نکته کلروفیل نوع a دارای سطوح جذب مختلفی است

33. فتوسیستم ها
در كلروپلاستها حدود 250 تا 400 مولكول رنگدانه تجمع نموده و به صورت كمپلكس محصول دهي نوري به نام يك واحد فتوسنتزي قرار دارند. در هر گرانوم تعداد بي شماري از اين واحدها وجود دارند.
فتوسیستم I: p700
فتوسیستم II: p680
تمام رنگیزه ها انرژی را به این دو منتقل می کنند و این فتوسیستم ها انرژی را به اولین پذیرنده الکترون منتقل می کنند
این دوسیستم با هم در ارتباط هستند

34. دو نوع از اين واحدهاي فتوسنتزي به نام هاي I و II در كلروپلاستهاي گياهان سبز با هم عمل نموده و اولين مرحله فتوسنتز يعني واكنشهاي نوري را باعث مي شوند.

36. فتوسيستم I
داراي بيش از 200 مولكول كلروفيل a، مقدار كمي كلروفيل b و رنگدانه كاروتنوئيد با پروتئينهاي متصل به آن، و يك مولكول عمل كننده مركزي كلروفيل a بنام P700 . حرف P علامت پيگمان يا رنگدانه است
در فتوسيستم I،پروتئينهاي سولفور آهن وجود دارد كه به عنوان گيرنده هاي الكترون اوليه عمل مي كنند. به اين معني كه اين پروتئين ها ابتدا الكترون را از P700 مي گيرند.

37. فتوسيستم II
شامل كلروفيل a، β-كاروتن و پروتئينهاي متصل به آن، مقدار كمي كلروفيل b و يك مولكول مخصوص عمل كننده مركزي كلروفيل a بنام P680 مي باشد.
در فتوسيستم II يك گيرنده الكترون اوليه بنام فئوفيتين يا «فئو» وجود دارد.

38. فسفريلاسيون نوري
كلروپلاستها آنزيمهاي لازم جهت سنتز ATP را دربردارند بطوري كه مي‌توانند در حضور نور ATP بسازند. اين ATP بوجود آمده به همراه يك ماده احيا كننده موجب احيا و تثبيت CO2 فتوسنتزي و بالاخره توليد كربوهيدرات در گياه مي‌شود.
اين فرايند ساخته شدن ATP در كلروپلاستها را فسفريلاسيون فتوسنتزي يا فسفريلاسيون نوري است

39. چگونگي نقل و انتقال الكترون در سيستم نوري I و II
فسفريلاسيون نوري
فتولیز

40. نکات اکسیژن فتوسنتز از مولکولهای آب نشات می گیرد
حرکت انرژی از فتوسیستم II به سمت فتوسیستم I است

41. فسفوریلاسیون اضافه شدن فسفر به ADP و در نتیجه سنتز ATP
در فتوسیستم I و یا همکاری آن با II صورت می پذیرد

42. فسفريلاسيون نوري چرخه‌اي

43. فسفريلاسيون نوري غير چرخه‌اي
فتولیز

44. فتوفسفریلاسیون چرخه ای کاذب
فردوکسی احیا می شود اما الکترونها را به اکسیژن مولکولی منتقل و تولید آب می نماید.

45. واكنشهاي تاريكي
چرخه كالوين

46. میتوکندری

47. تاریخچه 1850 توسط کولیکر در ماهیچه مخطط حشرات
1890 آلتمن آنها را بیوپلاست نامید
1897بندا آن ها را میتوکندری نامید
1900 میکائیلیس به کمک معرف رنگی سبز ژانوس میتوکندری را در سلولهای زنده مشاهده کرد.
1913واربورگ آنزیمهای تنفسی را در این اندامک نشان داد.
1934بنسلی و هوئر، توانستند آنها را از سلولهای کبدی جدا کرده و بعد آن بررسیهای بیشتر و عملی‌تر روی آن صورت گرفت.
??19 کربس چرخه TCA -----جایزه نوبل 1953
1950 لنینگر و همکاران

48. میتوکندری یوکاریوت ها تعداد متفاوت در سلول
در بخشی از سلول با فعالیت زیاد
انرژی

49. میتو کندری نیروگاه سلول یوکاریوت تولید انرژی اکسداسیون اسیدهای چرب
طویل نمودن زنجیره هیدروکربنی اسیدهای چرب
سنتز بعضی زیرواحدهای سیتوکروم ها
سنتز هم در سلول های جانوری

50. راه های تولید انرژی و ATP
تولید مولکول پرانرژی در کلروپلاست با استفاده از انرژی نور خورشید: فتوسنتز
تجزیه قند و زنجیره واکنشهای انرژی زا در سیتوپلاسم سلول: گلیکولیز
تولید انرژی در میتوکندری: اکسیداسیون

51. ساختمان ماتریکس غشا داخلی غشا خارجی کریستا اسید نوکلئیک ریبوزوم
فیلامنت و توبول ها
آنزیمها

52. نکته میتوکندری واجد DNA است(mtDNA) حلقوی و دورشته DNA پلیمراز گاما
ریبوزوم های پروکاریوتی 70s
نیمه مستقل از هسته سلول

54. mtDNA به وسیلهٔ پلیمراز گاما همانند سازی می‌شود که به وسیلهٔ ژنوم هسته‌ای کد می‌شود. همانند سازی DNA میتوکندریایی الزاماً با تقسیم میتوکندری همراه نیست به همین دلیل ممکن است در یک میتوکندری چندین نسخه از ژنوم به طور جداگانه موجود باشد که به ان کنکاتامر (concatamer) می‌گویند.

56. آنزیم های میتوکندری آنزیم های غشا خارجی منوآمین اکسیداز-شاخص غشاخارجی
تیوکینازهای اسید چرب
سیتوکروم c ردوکتاز

57. آنزیم های میتوکندری فضای بین غشایی آدنیلات کیناز-شاخص
نوکلئوزید دی فسفوکیناز

58. آنزیم های میتوکندری غشا داخلی آنزیمهای زنجیره تنفسی
آنزیمهای سنتز کننده ATP
آلفا-کتو اسید دهیدروژنازها
سوکسینات دهیدروژناز
D-بتا-هیدروکسی بوتیرات دهیدروژناز
سیتوکروم اکسیداز-شاخص
فسفولیپید کاردیولیپین

59. آنزیم های میتوکندری ماتریکس کمپلکس پیرووات دهیدروژناز سیترات سنتتاز
ایزوسیترات دهیدروژناز
فوماراز
مالات دهیدروژناز-شاخص
آکونیتاز
گلوتامات دهیدروژناز
آنزیمهای اکسید کننده اسید چرب

69. چرخه کربس

70. وراثت میتوکندریایی
در اغلب پر سلولی‌ها mtDNA از مادر به ارث می‌رسد. مکانیزم‌های این توارث عبارتست از یک رقیق سازی ساده (یک سلول تخم شامل ۱۰۰هزار تا یک میلیون مولکول mtDNA است در صورتی که یک اسپرم تنها شامل ۱۰۰ تا هزار عدد از انهاست)، کاهش mtDNA اسپرمی در یک تخم بارور شده و حداقل در تعداد کمی از ارگانیسم‌ها ناکامی mtDNAهای اسپرمی در ورود به تخم. فارغ از اینکه چه مکانیسمی موثر واقع شود این الگوی تک والدی بودن mtDNA در اکثر جانوران، گیاهان و قارچ‌ها دیده شده‌است.

71. منشا و تکامل نظریه درون همزیستی باکتری هوازی endosymbiotic theory
تقسیم دوتایی ساده
DNA نیمه مستقل دوزنجیره و حلقوی
ریبوزوم های پروکاریوتی 70s
غشا پلاسمایی باکتری شبیه غشا میتوکندری از لحاظ آنزیمها
در هردو سنتز پروتئین توسط کلرامفنیکل مهار میشود
نظریه درون همزیستی باکتری هوازی
نظریه درون همزیستی باکتری هوازی
endosymbiotic theory

72. منشا و تکامل
دیدگاه اولیه: مبنی بر شکل گرفتن میتوکندری ها از دیگر ارگانل های سلولی مثل میکروبادی ها و شبکه آندوپلاسمی
امروزه: رشد و تقسیم میتوکندریهای دیگر
تقسیم دوتایی

73. The Muscular System

74. or “Everything you ever wanted to know about Muscles, but were afraid to ask” !!!
This is the presentation on the muscular system for Human Anatomy and Physiology I at Oklahoma City Community College. I am Dennis Anderson.

75. Did you know that ?
more than 50% of body weight is muscle !
And muscle is made up of proteins and water

77. The Muscular System
Muscles are responsible for all movement of the body
There are three basic types of muscle
Skeletal
Cardiac
Smooth

78. Info About Muscles Only body tissue able to contract
create movement by flexing and extending joints
Body energy converters (many muscle cells contain many mitochondria)

79. 3 Types of Muscles

80. Three types of muscle
Skeletal
Cardiac
Smooth

81. Classification of Muscle
Skeletal-
found in limbs
Cardiac-
found in heart
Smooth-
Found in viscera
Striated, multi- nucleated
Striated, 1 nucleus
Not striated, 1 nucleus
voluntary
involuntary

82. Characteristics of Muscle
Skeletal and smooth muscle are elongated
Muscle cell = muscle fiber
Contraction of a muscle is due to movement of microfilaments (protein fibers)
All muscles share some terminology
Prefixes myo and mys refer to muscle
Prefix sarco refers to flesh

83. Shapes of Muscles Triangular- shoulder, neck Spindle- arms, legs
Flat- diaphragm, forehead
Circular- mouth, anus

84. Skeletal Muscle Most are attached by tendons to bones
Cells have more than one nucleus (multinucleated)
Striated- have stripes, banding
Voluntary- subject to conscious control
Tendons are mostly made of collagen fibers
Found in the limbs
Produce movement, maintain posture, generate heat, stabilize joints

85. Structure of skeletal muscle
Each cell (fibre) is long and cylindrical
Muscle fibres are multi-nucleated
Typically 50-60mm in diameter, and up to 10cm long
The contractile elements of skeletal muscle cells are myofibrils

86. Skeletal muscle - Summary
Voluntary movement of skeletal parts
Spans joints and attached to skeleton
Multi-nucleated, striated, cylindrical fibres

87. Smooth Muscle No striations Spindle shaped Single nucleus
Involuntary- no conscious control
Found mainly in the walls of hollow organs

88. Smooth muscle Lines walls of viscera
Found in longitudinal or circular arrangement
Alternate contraction of circular & longitudinal muscle in the intestine leads to peristalsis

89. Structure of smooth muscle
Spindle shaped uni-nucleated cells
Striations not observed
Actin and myosin filaments are present( protein fibers)

90. Smooth muscle - Summary
Found in walls of hollow internal organs
Involuntary movement of internal organs
Elongated, spindle shaped fibre with single nucleus

91. Cardiac Muscle Striations Branching cells Involuntary
Found only in the heart
Usually has a single nucleus, but can have more than one

92. Cardiac muscle Main muscle of heart Pumping mass of heart
Critical in humans
Heart muscle cells behave as one unit
Heart always contracts to it’s full extent

93. Structure of cardiac muscle
Cardiac muscle cells (fibres) are short, branched and interconnected
Cells are striated & usually have 1 nucleus
Adjacent cardiac cells are joined via electrical synapses (gap junctions)
These gap junctions appear as dark lines and are called intercalated discs

94. Cardiac muscle - Summary
Found in the heart
Involuntary rhythmic contraction
Branched, striated fibre with single nucleus and intercalated discs

95. Muscle Control Type of muscle Nervous control Type of control Example
Skeletal
Controlled by CNS
Voluntary
Lifting a glass
Skeletal
Cardiac
Regulated by ANS
Involuntary
Heart beating
Smooth
Controlled by ANS
Involuntary
Peristalsis

96. Types of Responses Twitch- Tetanus A single brief contraction
Not a normal muscle function
Tetanus
One contraction immediately followed by another
Muscle never completely returns to a relaxed state
Effects are compounded

97. Where Does the Energy Come From?
Energy is stored in the muscles in the form of ATP
ATP comes from the breakdown of glucose during Cellular Respiration
This all happens in the Mitochondria of the cell
When a muscle is fatigued (tired) it is unable to contract because of lack of Oxygen

98. Exercise and Muscles
Isotonic- muscles shorten and movement occurs ( most normal exercise)
Isometric- tension in muscles increases, no movement occurs (pushing one hand against the other)

99. How are Muscles Attached to Bone?
Origin-attachment to a movable bone
Insertion- attachment to an immovable bone
Muscles are always attached to at least 2 points
Movement is attained due to a muscle moving an attached bone

100. Muscle Attachments Insertion Origin
Muscles attach in at least two places in the body. *The origin is the attachment that moves the least. *The insertion is the attachment that moves the most. This diagram illustrates the origin and insertion of one of the neck muscles. Note the origin is on the clavicle and sternum. The insertion is on the skull. When the muscle contracts it will shorten the distance between the origin and insertion. The head will move when this muscle contracts. Remember the insertion is the end of the muscle that moves the most. Since the head moves the attachment on the head is called the insertion. The origin is generally on a larger body part will move the least. The chest does not move when this muscle contract. The bones in the chest are therefore the origin.
Origin

101. Skeletal Muscle Physiology

102. Muscular System Functions
Body movement (Locomotion)
Maintenance of posture
Respiration
Diaphragm and intercostal contractions
Communication (Verbal and Facial)
Constriction of organs and vessels
Peristalsis of intestinal tract
Vasoconstriction of b.v. and other structures (pupils)
Heart beat
Production of body heat (Thermogenesis)

103. Properties of Muscle
Excitability: capacity of muscle to respond to a stimulus
Contractility: ability of a muscle to shorten and generate pulling force
Extensibility: muscle can be stretched back to its original length
Elasticity: ability of muscle to recoil to original resting length after stretched

104. Types of Muscle Skeletal Smooth Cardiac Attached to bones
Makes up 40% of body weight
Responsible for locomotion, facial expressions, posture, respiratory movements, other types of body movement
Voluntary in action; controlled by somatic motor neurons
Smooth
In the walls of hollow organs, blood vessels, eye, glands, uterus, skin
Some functions: propel urine, mix food in digestive tract, dilating/constricting pupils, regulating blood flow,
In some locations, autorhythmic
Controlled involuntarily by endocrine and autonomic nervous systems
Cardiac
Heart: major source of movement of blood
Autorhythmic

105. Connective Tissue Sheaths
Connective Tissue of a Muscle
Epimysium. Dense regular c.t. surrounding entire muscle
Separates muscle from surrounding tissues and organs
Connected to the deep fascia
Perimysium. Collagen and elastic fibers surrounding a group of muscle fibers called a fascicle
Contains b.v and nerves
Endomysium. Loose connective tissue that surrounds individual muscle fibers
Also contains b.v., nerves, and satellite cells (embryonic stem cells function in repair of muscle tissue
Collagen fibers of all 3 layers come together at each end of muscle to form a tendon or aponeurosis.

106. Nerve and Blood Vessel Supply
Motor neurons
stimulate muscle fibers to contract
Neuron axons branch so that each muscle fiber (muscle cell) is innervated
Form a neuromuscular junction (= myoneural junction)
Capillary beds surround muscle fibers
Muscles require large amts of energy
Extensive vascular network delivers necessary oxygen and nutrients and carries away metabolic waste produced by muscle fibers

107. Muscle Tissue Types

108. Skeletal Muscle Long cylindrical cells Many nuclei per cell Striated
Voluntary
Rapid contractions
Skeletal muscle attaches to our skeleton. *The muscle cells a long and cylindrical. *Each muscle cell has many nuclei. *Skeletal muscle tissue is striated. It has tiny bands that run across the muscle cells. *Skeletal muscle is voluntary. We can move them when we want to. *Skeletal muscle is capable of rapid contractions. It is the most rapid of the muscle types.

109. Basic Features of a Skeletal Muscle
Muscle attachments
Most skeletal muscles run from one bone to another
One bone will move – other bone remains fixed
Origin – less movable attach- ment
Insertion – more movable attach- ment

110. Basic Features of a Skeletal Muscle
Muscle attachments (continued)
Muscles attach to origins and insertions by connective tissue
Fleshy attachments – connective tissue fibers are short
Indirect attachments – connective tissue forms a tendon or aponeurosis
Bone markings present where tendons meet bones
Tubercles, trochanters, and crests

111. Skeletal Muscle Structure
Composed of muscle cells (fibers), connective tissue, blood vessels, nerves
Fibers are long, cylindrical, and multinucleated
Tend to be smaller diameter in small muscles and larger in large muscles. 1 mm- 4 cm in length
Develop from myoblasts; numbers remain constant
Striated appearance
Nuclei are peripherally located

112. Muscle Attachments

113. Antagonistic Muscles

114. Microanatomy of Skeletal Muscle
In this unit we will primarily study skeletal muscle. Each muscle cell is called a muscle fiber. Within each muscle fiber are many myofibrils.

115. Muscle Fiber Anatomy Sarcolemma - cell membrane
Surrounds the sarcoplasm (cytoplasm of fiber)
Contains many of the same organelles seen in other cells
An abundance of the oxygen-binding protein myoglobin
Punctuated by openings called the transverse tubules (T-tubules)
Narrow tubes that extend into the sarcoplasm at right angles to the surface
Filled with extracellular fluid
Myofibrils -cylindrical structures within muscle fiber
Are bundles of protein filaments (=myofilaments)
Two types of myofilaments
Actin filaments (thin filaments)
Myosin filaments (thick filaments)
At each end of the fiber, myofibrils are anchored to the inner surface of the sarcolemma
When myofibril shortens, muscle shortens (contracts)

116. Sarcoplasmic Reticulum (SR)
SR is an elaborate, smooth endoplasmic reticulum
runs longitudinally and surrounds each myofibril
Form chambers called terminal cisternae on either side of the T-tubules
A single T-tubule and the 2 terminal cisternae form a triad
SR stores Ca++ when muscle not contracting
When stimulated, calcium released into sarcoplasm
SR membrane has Ca++ pumps that function to pump Ca++ out of the sarcoplasm back into the SR after contraction

117. Sarcoplasmic Reticulum (SR)

118. Parts of a Muscle

119. Sarcomeres: Z Disk to Z Disk
Sarcomere - repeating functional units of a myofibril
About 10,000 sarcomeres per myofibril, end to end
Each is about 2 µm long
Differences in size, density, and distribution of thick and thin filaments gives the muscle fiber a banded or striated appearance.
A bands: a dark band; full length of thick (myosin) filament
M line - protein to which myosins attach
H zone - thick but NO thin filaments
I bands: a light band; from Z disks to ends of thick filaments
Thin but NO thick filaments
Extends from A band of one sarcomere to A band of the next sarcomere
Z disk: filamentous network of protein. Serves as attachment for actin myofilaments
Titin filaments: elastic chains of amino acids; keep thick and thin filaments in proper alignment
Sarcomeres: Z Disk to Z Disk

120. Structure of Actin and Myosin

121. Myosin (Thick) Myofilament
Many elongated myosin molecules shaped like golf clubs.
Single filament contains roughly 300 myosin molecules
Molecule consists of two heavy myosin molecules wound together to form a rod portion lying parallel to the myosin myofilament and two heads that extend laterally.
Myosin heads
Can bind to active sites on the actin molecules to form cross-bridges. (Actin binding site)
Attached to the rod portion by a hinge region that can bend and straighten during contraction.
Have ATPase activity: activity that breaks down adenosine triphosphate (ATP), releasing energy. Part of the energy is used to bend the hinge region of the myosin molecule during contraction
Myosin (Thick) Myofilament

122. Actin (Thin) Myofilaments
Thin Filament: composed of 3 major proteins
F (fibrous) actin
Tropomyosin
Troponin
Two strands of fibrous (F) actin form a double helix extending the length of the myofilament; attached at either end at sarcomere.
Composed of G actin monomers each of which has a myosin-binding site (see yellow dot)
Actin site can bind myosin during muscle contraction.
Tropomyosin: an elongated protein winds along the groove of the F actin double helix.
Troponin is composed of three subunits:
Tn-A : binds to actin
Tn-T :binds to tropomyosin,
Tn-C :binds to calcium ions.
Actin (Thin) Myofilaments

123. Now, putting it all together to perform the function of muscle: Contraction
Dark and light bands can be seen in the muscle fiber and also in the smaller myofibrils. An enlargement of the myofibril reveals that they are made of smaller filaments or myofilaments. *There is a thick filament called myosin and *a thin filament called actin. Note the I band, A band H zone or band and Z disc or line. These will be discussed shortly.

124. Z line
A small section of a myofibril is illustrated here. Note the thick myosin filaments are arranged between overlapping actin filaments. *The two Z lines mark the boundary of a sarcomere. The sarcomere is the functional unit of a muscle cell .We will examine how sarcomeres function to help us better understand how muscles work.

125. A myosin molecule is elongated with an enlarged head at the end.

126. Many myosin molecules form the thick myosin filament
Many myosin molecules form the thick myosin filament. It has many heads projecting away from the main molecule.

127. The thinner actin filament is composed of three parts: actin, tropomyosin and troponin.

128. H Band
Here is a sarcomere illustrating the thin actin and thick myosin filaments. The area of the sarcomere has only myosin is called the H band.

129. Sarcomere Relaxed
Here is another diagram of a sarcomere. Note the A band. It is formed by both myosin and actin filaments. The part of the sarcomere with only actin filaments is called the I band. This is a sarcomere that is relaxed.

130. Sarcomere Partially Contracted
This sarcomere is partially contracted. Notice than the I bands are getting shorter.

131. Sarcomere Completely Contracted
The sarcomere is completely contracted in this slide. The I and H bands have almost disappeared.

132. Which filament has moved as the sarcomere contracted
Which filament has moved as the sarcomere contracted? Note the thick myosin filaments have not changed, but the thin actin filaments have moved closer together.

133. The actin filaments are moved by the heads of the myosin filaments
The actin filaments are moved by the heads of the myosin filaments. In step one the myosin head attaches to an actin filament to create a cross bridge. Step two shows that the attached myosin head bends to move the actin filament. The myosin head as expended energy to create this movement. This is a power stroke or working stroke. Step three shows that energy in the form of ATP will unhook the myosin head. In step 4 the myosin head is cocked and ready to attach to an actin filament to start another power stroke.