O miofibră este o celulă musculară unică multinucleată. Grupate împreună în fascicule cunoscute sub numele de fascicule și învelite în țesut conjunctiv, miofibrele sunt unitatea celulară de bază a mușchiului scheletic. Cunoscute și sub numele de fibre musculare, miofibrele sunt celule mari, foarte specializate, care sunt în mare parte pline de elemente contractile. Aceste celule pot fi clasificate pe scară largă fie ca contracție rapidă, fie ca contracție lentă, pe baza vitezei la care are loc contracția, și clasificate în continuare pe baza proceselor metabolice utilizate pentru a alimenta activitățile celulare.
În timp ce majoritatea celulelor animale conțin de obicei un singur nucleu per celulă, miofibrele conțin multe. Țesutul muscular este în mare parte complet la naștere și, deși celulele ar putea continua să crească în dimensiune, de obicei nu se înmulțesc prin mitoză așa cum o fac majoritatea celulelor. Pe măsură ce cresc, devine din ce în ce mai dificil pentru un singur nucleu să guverneze întreaga celulă. Aceasta este cunoscută sub numele de teoria domeniului mionuclear. Când o fibră musculară crește, teoria domeniului mionuclear dictează că sunt necesare nuclee suplimentare pentru a ține pasul cu creșterea dimensiunii celulei.
În jurul fiecărei miofibre sunt celule nediferențiate cunoscute sub numele de celule satelit. Similar cu celulele stem, aceste celule sunt capabile să ia mai multe forme. Când celulele musculare sunt stimulate să crească, procesul declanșează răspunsuri imune și hormonale care stimulează celulele satelit din apropiere să crească în număr și să înceapă diferențierea. Ele sunt apoi încorporate în fibra musculară după cum este necesar și, în cele din urmă, devin parte a celulei musculare în sine.
Viteza de contracție musculară într-o singură miofibră este determinată în mare măsură de activitatea unei anumite enzime în interiorul celulei. ATPaza guvernează viteza cu care intermediarul energetic adenozin trifosfat (ATP) este descompus pentru a elibera ioni de fosfat, care la rândul lor stimulează contracția celulară. Activitatea mai mare a ATPazei duce la o contracție musculară mai rapidă. Celulele musculare cu contracție rapidă sunt asociate cu un nivel mai ridicat de activitate a ATPazei, în timp ce celulele musculare cu contracție lentă experimentează un nivel mai scăzut al acesteia.
Celulele musculare pot fi divizate în continuare în funcție de predispoziția pentru anumite procese metabolice. Majoritatea celulelor stimulează activitatea printr-o combinație de glicoliză și fosforilare oxidativă. Glicoliza este procesul prin care celulele descompun carbohidrații pentru a forma ATP. Acest lucru are loc în mod normal în citoplasma celulei cu oxigen limitat și poate crea acid lactic ca produs secundar.
Fosforilarea oxidativă, prin contrast, are loc în mitocondriile miofibrei și consumă o cantitate mare de oxigen disponibil. Fosforilarea oxidativă este un proces mai eficient decât glicoliza, producând mult mai mult ATP per unitate de nutrienți decât glicoliza și făcând acest lucru fără a produce acid lactic care obosește mușchii. Drept urmare, fibrele care folosesc această metodă sunt mai rezistente la oboseală decât fibrele glicolitice.
În mod normal, ambele procese metabolice au loc în toate celulele musculare, dar cele mai multe tipuri de miofibre sunt mai bine echipate pentru un proces decât pentru celălalt. Fibrele oxidative necesită mult mai mult oxigen decât fibrele glicolitice și, prin urmare, sunt bogate în proteina care leagă oxigenul mioglobină. Mioglobina oxigenată tinde să confere fibrelor musculare o nuanță roșie caracteristică și, ca rezultat, fibrele oxidative sunt adesea denumite fibre roșii. Fibrele glicolitice, în schimb, nu au aceeași concentrație de mioglobină și sunt adesea denumite fibre albe.
În general, fibrele musculare cu contracție lentă folosesc în primul rând fosforilarea oxidativă mai eficientă și sunt denumite fibre de tip I. Ele sunt asociate cu mușchii care efectuează activități cu energie scăzută pe o perioadă lungă de timp, cum ar fi mușchii gâtului sau mușchii stabilizatori ai nucleului corpului. În rândul sportivilor, acest tip de fibre musculare este predominant în mușchii sportivilor de anduranță înalt specializați, precum alergătorii de maraton.
Fibrele musculare cu contracție rapidă pot folosi fie glicoliză, fie fosforilare oxidativă. La fel ca fibrele cu contracție lentă, fibrele oxidative cu contracție rapidă, cunoscute sub numele de fibre de tip IIa, sunt pline de mitocondrii și mioglobină. Fibrele glicolitice cu contracție rapidă, cunoscute sub numele de tip IIx, posedă o abundență de glicogen disponibil, sunt adaptate la explozii scurte de putere intensă și sunt comune în țesutul muscular al sportivilor de putere, cum ar fi sprinterii și powerlifterii.