Apparato muscolare contrazione fibra muscolare striata

i muscoli si possono classificare in vari modi: 1-volontari (scheletrici) controllabili dal sistema nervoso di relazione involontari (cardiaco e lisci) dipendenti dal sistema nervoso autonomo 2-striati (scheletrici,cardiaco) non striati (lisci)

ogni cellula muscolare o fibra muscolare presenta: -una membrana plasmatica (sarcolemma) -un sistema reticolare,tubulare:sistema T collegato al sarcolemma -uno o più nuclei -citoplasma -miofibrille filamentose avvolte da reticolo sarcoplasmatico (con Ca++)

Fibra muscolarestriata delimitata da sarcolemma miosina Fibra muscolarestriata delimitata da sarcolemma actina miofibrille sarcolemma

le fibre muscolari possono suddividersi in: 1-scheletriche(striate):con numerosi nuclei,miofibrille ordinate 2-cardiache(striate) :con uno o due nuclei,miofibrille ordinate 3-liscie :con un nucleo, miofibrille non ordinate

ogni miofibrilla (es.scheletrica) si presenta suddivisa in sarcomeri e strutturata in filamenti proteici di actina(sottili) e miosina(spessi):

-ogni sarcomero è limitato da due linee Z -ogni sarcomero presenta due bande(A,I),una zona(H),tre linee(I,M) -banda A:presenta al centro una linea(M) e contiene actina e miosina -zona H:presenta al centro una linea(M) e contiene solo miosina -banda I:presenta al centro una linea(Z) e contIene solo actina

actina miosina actina sarcomero Linea Z Linea Z Semibanda I: solo actina Banda A Semibanda A:miosina e actina Zona H Solo miosina Sarcolemma avvolge fibra Perimisio avvolge il muscolo Fibre muscolari con miofibrille

i filamenti sottili (due avvolti ad elica) sono costituiti da proteine globulari di actina i filamenti spessi (due avvolti ad elica) sono costituiti da proteine fibrose terminanti con un ingrossamento(teste)

sarcomero e muscolo a riposo

sarcomero e muscolo in contrazione

Sarcomero in contrazione:animazione

meccanismo della contrazione durante la contrazione i filamenti di actina sottili si inseriscono tra i filamenti di miosina spessi riducendo la lunghezza dei sarcomeri Z-Z-Z

Sarcomero in contrazione:animazione

meccanismo della contrazione durante la contrazione i filamenti di actina sottili si inseriscono tra i filamenti di miosina spessi riducendo la lunghezza dei sarcomeri Z-Z-Z

A I H Durante la contrazione, il sarcomero si accorcia per effetto dell’avvicinamento verso la parte centrale, dei filamenti di actina inseriti tra quelli di miosina: scompare la zona H, si riduce la banda I, rimane invariata la banda A

A I H Durante la contrazione, il sarcomero si accorcia per effetto dell’avvicinamento verso la parte centrale, dei filamenti di actina inseriti tra quelli di miosina: scompare la zona H, si riduce la banda I, rimane invariata la banda A

elementi interessati alla contrazione: -filamenti sottili,a doppia catena,di actina,con siti per ponti trasversali -filamenti spessi,a doppia catena, di miosina,con teste terminali -molecole proteiche: tropomiosina (a doppio filamento avvolgente la actina) troponina (globulare) legate a intervalli regolari alla tropomiosina e fornite di siti di legame per Ca++ -reticolo sarcoplasmatico con vacuoli contenenti ioni Ca++

quando la fibra viene stimolata ,il reticolo sarcoplasmatico rilascia ioni Ca++ che danno inizio alla contrazione della fibra: -lo ione Ca++ si lega alla troponina che modifica la sua posizione -la tropomiosina lascia liberi i siti di legame presenti sulla actina per la formazione di ponti trasversali con le teste della miosina -una molecola di ATP legandosi alla testa della miosina permette il suo sollevamento e aggancio con la actina mediante ponte temporaneo -l'aggancio con la actina produce uno spostamento della actina internamente alla miosina verso il centro del sarcomero:contrazione la energia è fornita dalla idrolisi di ATP ---> ADP + P -una seconda molecola di ATP legandosi alla testa della miosina permette il suo distacco dalla actina e il ritorno alla situazione iniziale:rilassamento

l'aggancio con la actina produce uno spostamento della actina internamente alla miosina verso il centro del sarcomero: contrazione la energia è fornita dalla idrolisi di ATP ---> ADP + P

una seconda molecola di ATP legandosi alla testa della miosina permette il suo distacco dalla actina e il ritorno alla situazione iniziale: rilassamento

quando la fibra si trova in stato di riposo si nota: -siti per ponti trasversali bloccati dalla tropomiosina -filamenti di actina non completamente inseriti tra quelli di miosina

quando la fibra viene stimolata ,il reticolo sarcoplasmatico rilascia ioni Ca++ che danno inizio alla contrazione della fibra: -lo ione Ca++ si lega alla troponina che modifica la sua posizione -la tropomiosina lascia liberi i siti di legame presenti sulla actina per la formazione di ponti trasversali con le teste della miosina -una molecola di ATP legandosi alla testa della miosina permette il suo sollevamento e aggancio con la actina mediante ponte temporaneo

-l'aggancio con la actina produce uno spostamento della actina internamente alla miosina verso il centro del sarcomero:contrazione la energia è fornita dalla idrolisi di ATP ---> ADP + P

rilassamento -una seconda molecola di ATP legandosi alla testa della miosina permette il suo distacco dalla actina e il ritorno alla situazione iniziale:rilassamento

animazione in corso

stimolazione nervosa e contrazione fibra muscolare: -il potenziale di azione si trasmette attraverso la fibra nervosa fino alla sua terminazione che si ramifica formando varie sinapsi con fibre muscolari(giunzioni neuromuscolari o placche motrici) -viene secreto il neuromediatore acetilcolina (con effetto eccitatorio) che si lega ai recettori presenti sul sarcolemma generando una depolarizzazione e un potenziale di azione -il potenziale di azione si propaga lungo il sarcolemma e le sue introflessioni tubulari perpendicolari alle fibre muscolari:sistema T

Se lungo una fibra nervosa si propaga una serie di impulsi elettrici,potenziali di azione,si verifica una successione di depolarizzazioni e ripolarizzazioni la cui frequenza è funzione della intensità dello stimolo iniziale che ha provocato il sorgere del primo potenziale elettrico di azione

Differenza di potenziale 70mV Potenziale positivo Potenziale di azione Differenza di potenziale 70mV Potenziale negativo Potenziale di riposo

Lungo la fibra nervosa si propaga il potenziale di azione quando il potenziale di azione raggiunge la zona della sinapsi attiva la apertura dei canali a controllo di potenziale per Ca++ e Ca++ diffonde verso l’interno della fibra

Gli ioni Ca++ entrando nella zona della sinapsi favoriscono la adesione delle vescicole contenenti le molecole di neurotramettitore con la membrana plasmatica e la loro coalescenza:in questo modo le vescicole versano nella fessura intrasinaptica il loro contenuto

Un recettore collegandosi al trasmettitore ne inibisce la sintesi I canali del Ca++ si richiudono i neurotrasmettitori vengono catturati dai recettori presenti sulla membrana della cellula postsinaptica e trasmettono il messaggio:poi vengono rimossi per degradazione enzimatica o mediante riassorbimento nella fibra presinaptica

Come viene tradotto il messaggio trasferito mediante il collegamento tra neurotrasmettitore e recettore della cellula postsinaptica: viene generato un potenziale di azione o una reazione interna alla cellula bersaglio mediante due principali modalità

Il collegamento tra neurotrasmettitore e recettore varia la apertura,chiusura di canali ionici che permettono la variazione di potenziale locale e quindi innescano una serie di fenomeni descritti in precedenza: come effetto si ha la propagazione del segnale ad una altra cellula

Il neurotrasmettitore attiva un sistema enzimatico c-AMP Il neurotrasmettitore attiva un sistema enzimatico presente sulla membrana postsinaptica che a sua volta genera un secondo messaggero (c-AMP) che innesca una serie di reazioni come risposta alla stimolazione a livello del recettore

-il reticolo sarcoplasmatico stimolato libera ioni Ca++ presenti in vacuoli -gli ioni Ca++ si legano alla troponina e attivano il processo di contrazione -terminato lo stimolo,gli ioni Ca++ vengono ripompati nel reticolo sarcoplasmatico:fase di rilassamento della fibra muscolare (il curaro occupa i recettori per acetilcolina impedendo la stimolazione della fibra muscolare;la tossina botulinica invece inibisce la secrezione di acetilcolina a livello della terminazione assonica)

sarcomero a riposo

potenziale di azione e stimolazione della fibra muscolare -il potenziale di azione si trasmette attraverso la fibra nervosa fino alla sua terminazione che si ramifica formando varie sinapsi con fibre muscolari (giunzioni neuromuscolari o placche motrici)

contrazione della fibra muscolare -il reticolo sarcoplasmatico stimolato libera ioni Ca++ presenti in vacuoli -gli ioni Ca++ si legano alla troponina e attivano il processo di contrazione

rilassamento della fibra muscolare -terminato lo stimolo,gli ioni Ca++ vengono ripompati nel reticolo sarcoplasmatico:fase di rilassamento della fibra muscolare

animazione in corso

Circonvoluzione prerolandica : neuroni motori, piramidali > impulso diretto ai motoneuroni del corno anteriore del midollo spinale> >sinapsi > invio dell’impulso alle fibre muscolari bersaglio > >liberazione di acetilcolina nello spazio intrasinaptico > >legame della acetilcolina con recettori su sarcolemma della fibra> >creazione e trasmissione di impulso, potenziale di azione, lungo il reticolo sarcoplasmatico >>> contrazione della fibra>> >> rilassamento

Area motoria primaria circonvoluzione prerolandica La contrazione volontaria avviene quando un impulso dalla zona corticale del lobo frontale viene inviato ai motoneuroni del corno anteriore:questi inviano un impulso come potenziale di azione verso la cellula da stimolare:qui viene liberato un neurotrasmettitore (acetilcolina) che legandosi ai recettori della fibra muscolare inducono una reazione di contrazione bulbo Midollo spinale Motoneuroni corno anteriore Piramidale crociata

Corteccia cerebrale Midollo spinale Area motoria primaria circonvoluzione prerolandica Piramidale diretta:Turk Midollo spinale Motoneuroni corno anteriore

Impulso inviato da circonvoluzione prerolandica raggiunge motoneuroni del corno anteriore del midollo spinale: questi inviano impulso a fibre muscolari: viene liberata acetilcolina nello spazio intrasinaptico ; si lega a recettori sul sarcolemma e stimola la contrazione della fibra muscolare

potenziale di azione lungo fibra nervosa--->sinapsi:entra Ca++ ed esce acetilcolina---->recettori della fibra muscolare:si genera un potenziale di azione lungo il sarcolemma e tubuli del sistema T: il reticolo sarcoplasmatico libera Ca++--->troponina cattura Ca++ e si modifica permettendo alla tropomiosina di cambiare posizione---> vengono liberati i siti per formare legami con teste della miosina: ATP + teste + tropomiosina--->ponti temporanei:ATP-->ADP+P + energia che permette lo spostamento della actina rispetto alla miosina-->ATP + teste miosina--->eliminazione ponte-->Ca++ viene riassorbito attivamente nel reticolo sarcoplasmatico:ritorno alla struttura iniziale sarcomero a riposo

Rigenerazione aerobica con produzione di ATP , CO2, H2O La fibra muscolare esige energia per funzionare: energia ricavata dalla molecola di ATP rigenerata mediante reazioni che utilizzano composti ricchi di energia introdotti con la dieta (glucidi, lipidi..) ATP > ADP + P utilizzazione ADP + P + energia > ATP rigenerazione Rigenerazione anaerobica senza produzione di acido lattico fosfocreatina CP + ADP > ATP + creatina C Rigenerazione anaerobica con produzione anche di acido lattico glicogeno (o lipidi) > glucosio >> glucosio + ADP + P > ATP + A.lattico Rigenerazione aerobica con produzione di ATP , CO2, H2O Glucidi (lipidi) + O2 + ADP + P >>> ATP + CO2 + H2O