Myofibrillen sind die im Cytoplasma (Sarkoplasma) von Muskelzellen vorkommenden, aus Myofilamenten bestehenden Strukturen, deren gemeinsames Wirken die Grundlage der Muskelkontraktion bildet. Die grundlegende, immer wiederkehrende funktionelle Einheit der Myofibrillen stellt das Sarkomer dar, welche über sogenannte Z-Scheiben miteinander verknüpft sind.

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Wenn sich der Muskel kontrahiert, agieren darin hauptsächlich zwei Sorten fadenförmiger Proteine, Actin und Myosin, während der ganze Komplex durch Titin, das größte Protein des menschlichen Körpers stabilisiert wird. α-Actinin bildet in regelmäßigen Abständen feste Anheftungsscheiben, von denen dünne Titin-Fäden ausgehen. Zwischen diesen Fäden liegen die Myosinmoleküle. Ihre Enden überlappen sich mit den Enden der Actinfäden. Beim Kontraktionsvorgang werden die Myofilamente relativ zueinander verschoben, es resultiert daraus eine Verkürzung des Sarkomers und im Zusammenspiel aller Sarkomere somit die Kontraktion der Muskelfasern.

Die einzelnen Myofibrillen werden durch das Intermediärfilament Desmin zu Bündeln zusammengefasst.

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Myofibrille