Sistema muscolare

Funzioni del sistema muscolare plastica Produzione di calore posturale motoria

Funzione plastica I muscoli danno forma al corpo

Funzione posturale Consentono il mantenimento della posizione del corpo

Funzione motoria I muscoli determinano i movimenti propri degli organi interni I muscoli sono la “potenza” la “forza motrice” nel sistema di leva rappresentato dall’apparato locomotore

Criteri di classificazioni ultrastruttura Muscoli striati Muscoli lisci Muscolo cardiaco innervazione Muscoli volontari Muscoli involontari Collocazione nel corpo Muscoli scheletrici e pellicciai Muscoli viscerali Forma dei muscoli Fusiformi, bicipidi, tricipidi, quadricipidi, pennati, bipennati, piatti, orbicolari ecc. ecc

ultrastuttura

innervazione Muscoli volontari Muscoli involontari sotto il controllo del Sistema nervoso centrale e periferico Muscoli involontari sotto il controllo del Sistema nervoso autonomo

Collocazione nel corpo Muscoli scheletrici e pellicciai o mimici: si inseriscono nelle ossa determinando i movimenti del corpo Muscoli viscerali: determinano i movimenti necessari agli organi interni per svolgere la propria funzione

Forma dei muscoli

Cellula muscolare striata1

Cellula muscolare striata2 Gli elementi caratterizzanti la cellula muscolare e fondamentali per la contrazione sono: le miofibrille, la cui unità funzionale è il “sarcomero”, e il “reticolo sarcoplasmatico”

Il sarcomero 1 Come già si è visto nella slide precedente, la miofibrilla è formata da una successione d i “sarcomeri” uniti dalle linee Z. Questa è l’immagine di un sarcomero sia come viene visto al microscopio elettronico sia come disegno della struttura

Il sarcomero 2 Nel sarcomero distinguiamo un “filamento sottile” che prende origine dalla linea Z e un “filamento spesso” nella zona centrale del sarcomero.

Struttura del filamenti Filamento sottile formato da tre proteine: actina troponina e tropomiosina Filamento spesso Formato da una proteina: la miosina

La contrazione muscolare 1 Mentre in fase di rilassamento il filamento spesso e quello sottile si sovrappongono solo in minima parte nella zona centrale del sarcomero, durante la contrazione il filamento spesso arriva quasi a toccare le due linee Z e i due filamenti sottili contrapposti quasi si congiungono al centro.

La contrazione muscolare 2 Lo scorrimento del filamento sottile su quello spesso avviene grazie al legame che si crea tra la testa della miosina e il recettore specifico presente nella molecola di actina

Teoria dello scorrimento Schema del meccanismo che permette lo scorrimento del filamento sottile sul filamento spesso

La contrazione muscolare 3 Perché si possa stabilire il legame tra la testa della miosina e la molecola di actina è necessario che nel liquido intracellulare (sarcoplasma) siano presenti: ioni calcio (Ca++) ATP (Adenosintrifosfato)

La contrazione muscolare 4 Perché avvenga la contrazione muscolari è necessario che nel liquido intracellulare siano presenti: Ioni Calcio – a riposo sono immagazzinati nel reticolo sarcoplasmatico. La contrazione avviene quando al muscolo giunge l’impulso nervoso tramite la placca motrice (una particolare sinapsi neuro-motoria) che libera un mediatore chimico, l’acetilcolina, che determina la fuoriuscita degli ioni Calcio dal reticolo. Gli ioni Calcio, una volta nel liquido intracellulare si legano alla Troponina che, attivata, sposta la Tropomiosina sull’Actina scoprendo il sito per il legame con la Miosina. ATP (Acido Adenosintrifosfato) – serve a stabilire il legame tra molecola di Actina e testa della Miosina. è la molecola che dà l’energia necessaria al movimento della testa della Miosina che trascina l’Actina – il filamento sottile - verso il centro del sarcomero, determinando l’accorciamento di quest’ultimo, della miofibrilla e quindi del muscolo.

Reticolo sarcoplasmatico Quando i muscolo è a rilassato, gli ioni Calcio (Ca++) sono contenuti nel reticolo sarcoplasmatico, e solo pochissimi sono concentrati nel liquido intracellulare (sarcoplasma). Quando il muscolo deve contrarsi, gli ioni Calcio vengono liberati nel sarcoplasma e , così, possono legarsi alla troponina scoprendo, sull’actina, i siti per il legame con la testa della miosina Tubulo a T Filamento sottile Filamento spesso Triade Reticolo sarcoplasmatico Cisterna terminale Sarcolemma

Placca motrice E’ la placca motrice a determinare la fuoriuscita degli ioni Calcio dal reticolo sarcoplasmatico. Essa è un particolare tipo di sinapsi che funge da collegamento tra l’assone di un motoneurone e le fibre muscolari.

Placca motrice 1 Sono il Sistema Nervoso Centrale e quello Periferico ad “ordinare” la fuoriuscita degli ioni Calcio dal reticolo sarcoplasmatico.

La placca motrice, come qualsiasi altra sinapsi, utilizza, per la trasmissione del potenziale d’azione, un mediatore chimico, in questo caso l’Acetilcolina. L’acetilcolina determina la reazione del sarcolemma e quindi del reticolo sarcoplasmatico che libera gli ioni Calcio. Quando l’enzima acetilcolinesterasi scinde la Colina dall’Acetato il reticolo sarcoplasmatico riassorbe gli ioni Calcio e la contrazione ha termine. Placca motrice 2

Un motoneurone non innerva mai una singola fibra muscolare, ma ne stimola simultaneamente o alcune decine “piccole unità motorie” o molte di più fino alle migliaia “grandi unità motorie”. Le prime prevalgono nei muscoli che usiamo nei lavori di precisione (per esempio muscoli della mano o dell’occhio), le seconde in quelli con cui svolgiamo compiti grossolani ma per i quali è richiesta rapidamente molta forza (per esempio i muscoli delle gambe) . Unità motorie

L’energia muscolare 1 L'adenosintrifosfato o ATP è una molecola presente in tutti gli organismi viventi, per i quali rappresenta la principale forma di accumulo di energia immediatamente disponibile. Essa viene elaborata dai ribosomi. È costituita da una molecola di adenina e una di ribosio (zucchero a 5 atomi di carbonio) a cui sono legati tre gruppi fosforici, mediante due legami ad alta energia. L'energia immagazzinata nell'ATP deriva dalla degradazione soprattutto dei carboidrati e dei lipidi, ma anche delle proteine. L’ATP privato di uno dei suoi 3 radicali fosforici diventa ADP (adenosindifosfato).

L’energia muscolare 2 L’energia viene liberata tramite la rottura del legame dell’ultimo gruppo fosfato. La molecola di ATP degrada nel la molecola di ADP (adenosina difosfato). Poiché le scorte muscolari di ATP sono esigue l’organismo deve rigenerarlo, a partire dall’ADP, tramite processi metabolici che prendono il nome di Ricarica dell’ATP.

L’energia muscolare 3 La ricarica dell’ATP avviene secondo tre meccanismi metabolici che si susseguono in modo ordinato dalle fasi iniziali dell’attività motoria. Sono: Meccanismo anaerobico alattacido Meccanismo anaerobico lattacido Meccanismo aerobico Prendiamo come esempio tre gare di atletica leggera: 100 m, 400 m e la maratona. Nei 100 m l’atleta utilizzerà solo il meccanismo anaerobico alattacido, nei 400 m. utilizzerà sia il meccanismo anaerobico alattacido che quello lattacido, nella maratona l’atleta utilizzerà tutti e tre i meccanismi.

Meccanismo anaerobico alattacido E’ il meccanismo energetico in sforzi di massima intensità e permette di risintetizzare ATP partendo dall’ ADP prodotto. E’ il sistema di ripristino energetico più semplice ed immediato e si basa sull’utilizzo della fosfocreatina (PC). La rottura del legame fosforico del PC permette di rigenerare l’ATP secondo la seguente reazione: PC + ADP = ATP + C Le riserve di ATP e PC contribuiscono al rifornimento energetico durante i primi 8-10 sec. di esercizio. Un ulteriore meccanismo di rigenerazione dell’ATP, in presenza di una grande quantità di ADP utilizza due molecole di ADP: una viene trasformata in ATP, l’altra in AMP (Adenosina Monoifosfato) Questo meccanismo è un sistema di ripristino energetico che può fornire MOLTA POTENZA ma che ha una CAPACITA’ LIMITATA.

Meccanismo anaerobico lattacido E’ un meccanismo che possiede ancora una elevata potenza ma anche una capacità notevolmente superiore rispetto al meccanismo anaerobico alattacido. E’ il sistema che, in assenza di ossigeno, permette di sintetizzare l’ATP a partire dalla degradazione del glicogeno ed è chiamato anche GLICOLISI: glicogeno glucosio ATP + Acido lattico Il meccanismo limitante della glicolisi è l’acido lattico (lattato), infatti il lattato accumulato durante una esercitazione molto intensa provoca un’acidificazione del muscolo, inibendo il rilascio degli ioni calcio. L’altro effetto del lattato è quello di determinare un maggiore afflusso di sangue, quindi di ossigeno, nel muscolo permettendo il passaggio al successivo meccanismo di ricarica dell’ATP, quello aerobico. Il lattato prodotto a livello muscolare deve essere metabolizzato o al termine dello sforzo, oppure nei momenti di minore intensità di lavoro, è questo che si intende con la frase “pagare il debito di ossigeno”. In presenza di ossigeno l’acido lattico si trasforma in acido piruvico.

Meccanismo aerobico E’ un processo in cui la cellula degrada i glicidi e i lipidi in presenza di ossigeno. Il meccanismo ossidativo, pur avendo una potenza bassa, ha una capacità enorme e costituisce quindi la fonte primaria di energia durante gli sforzi di lunga durata. La produzione per via ossidativa dell’ATP a partire dai glicidi consiste nei processi: glicolisi: questo processo resta identico sia in presenza che in assenza di ossigeno, la presenza di O2 determina solo che il suo prodotto ultimo non sia l’acido lattico, ma l’ acido piruvico. ciclo di Krebs: l’acetil-coenzima A entra nel ciclo dell’acido citrico (Krebs) dove una serie di reazioni chimiche ne permettono l’ossidazione completa. Alla fine del ciclo si avrà ATP e Anidride Carbonica che attraverso il sangue raggiungerà i polmoni dai quali verrà espulsa. Per quanto riguarda i grassi, essi sono depositati sotto forma di trigliceridi nei muscoli. Il processo di produzione di ATP a partire dai grassi si chiama: Lipolisi.