ISTITUTO ISTRUZIONE SUPERIORE EUROPA UNITA CHIVASSO CONOSCERE IL CORPO UMANO: SISTEMA MUSCOLARE DOCENTE: Prof. ssaTozzi Carla CLASSE: 1G/Sport A.S. 2007 - 2008

MECCANISMI ENERGETICI del MUSCOLO CONOSCERE IL CORPO UMANO: MECCANISMI ENERGETICI MECCANISMI ENERGETICI del MUSCOLO ANAEROBICO ALATTACIDO ANAEROBICO LATTACIDO AEROBICO

MECCANISMI ENERGETICI del MUSCOLO CONOSCERE IL CORPO UMANO: MECCANISMI ENERGETICI MECCANISMI ENERGETICI del MUSCOLO L'energia per la contrazione muscolare viene fornita dall’ ATP (Adenosin trifosfato) che si scinde in ADP (Adenosin-difosfato) e P (fosfato inorganico) ATP = ADP + P + La quantità di ATP presente nei muscoli è molto limitata per cui è necessario ricostituirla in continuazione. La resintesi dell'ATP avviene attraverso tre diversi meccanismi, ognuno legato alla durata e all'intensità dell'impegno muscolare. Il muscolo può utilizzare tutti e tre i sistemi contemporaneamente oppure privilegiarne maggiormente uno rispetto altri due (Figura 1): 1) Sistema aerobico dal creatinfosfato 2) Sistema anaerobico alattacido glicolisi trasformazione degli zuccheri 3) Sistema anaerobico-lattacido ossidazione degli zuccheri e dei grassi energia

1) Sistema ATP-CP (anaerobico alattacido) CONOSCERE IL CORPO UMANO: ANAEROBICO ALATTACIDO 1) Sistema ATP-CP (anaerobico alattacido) Questo meccanismo si innesca in assenza di O2 e senza formazione di Acido lattico nei muscoli, utilizzando una molecola altamente energetica immagazzinata nel muscolo la creatinfosfato o fosfocreatina - CP, la CP in seguito allo stimolo nervoso libera una grande quantità di energia scindendosi in creatina (C) e fosforo (P), quest'ultimo con l'ADP va a riformare l'ATP. C CP Sforzi di breve durata 10” – 20” Contrazioni rapide intensità massimale Molta Potenza ATP P + ADP energia liberata

L'energia spesa viene ripristinata dopo circa 3 minuti. CONOSCERE IL CORPO UMANO: ANAEROBICO ALATTACIDO Questo processo di ricostruzione di ATP è molto rapido, quasi simultaneo, purtroppo la quantità di CP presente nel muscolo è relativamente limitata e si esaurisce in brevissimo tempo (8-10 secondi). Questo sistema consente al muscolo di eseguire contrazioni molto rapide, anche d’intensità massimale, ma per periodi di tempo assai limitati (corse di velocità fino a 100 mt., salti, lanci etc.) che richiedono un impiego d’energia massimale. L'energia spesa viene ripristinata dopo circa 3 minuti. L'utilizzazione di questo sistema può andare ben oltre gli 8-10 secondi qualora l'impiego muscolare sia tale da non richiedere la massima potenza del processo, ma percentuali più basse (durata massima 40 – 45 secondi).

1) Sistema dell’ac. lattico (anaerobico lattacido) CONOSCERE IL CORPO UMANO: ANAEROBICO LATTACIDO 1) Sistema dell’ac. lattico (anaerobico lattacido) Quando lo sforzo si protrae nel tempo e l’atleta ha esaurito, tutte le scorte di CP presenti nel muscolo e quindi non può più ricostituire l'ATP con le proprie riserve chimiche, non cessa la sua attività, ma riesce a continuarla perché subentra il sistema dell'acido lattico o glicolisi (in assenza di O2), che produce una sostanza detta Acido Lattico (sostanza tossica, il cui accumulo nei muscoli provoca fenomeni di affaticamento che costringono l’atleta a ridurre l’intensità dello sforzo, fino al blocco totale dell’attività muscolare). Questo meccanismo, che utilizza l’energia liberata dalIa demolizione delle molecole di GLUCOSIO (presenti nei muscoli) e di GLICOGENO (accumulato nel fegato) tramite reazioni chimiche accelerate da particolari enzimi, permette la ricostituzione di ATP ma produce anche acido lattico

Fegato sotto forma di glicogeno CONOSCERE IL CORPO UMANO: ANAEROBICO LATTACIDO Il processo anaerobico lattacido è di fondamentale importanza per compiere prestazioni fisiche nelle seguenti specialità sportive: quelle individuali continuative sub-massimali di durata compresa tra i 40 - 45 secondi e i 4 minuti circa; quelle di squadra con riferimento agli atleti che forniscono un impegno intenso e continuo. Fegato sotto forma di glicogeno ACIDO LATTICO Accumulato nei muscoli Sforzi di media durata 15” – 45” Intensità elevata GLICOGENO + ENZIMI ZUCCHERI + ADP ATP energia liberata

3) Sistema dell’ossigeno (aerobico) CONOSCERE IL CORPO UMANO: AEROBICO 3) Sistema dell’ossigeno (aerobico) Se la quantità di ATP richiesta dal muscolo per svolgere la sua attività non è molto elevata, l'ossigeno (O2) che viene immesso nel nostro organismo per mezzo della respirazione ha la possibilità di ossidare (combinare) le sostanze presenti (zuccheri, proteine e grassi) e di riformare ATP producendo sostanze di rifiuto quali l’anidride carbonica (CO2) e l’acqua (H2O) che sono espulsi mediante la respirazione (polmoni) e la sudorazione. In tale situazione il lavoro muscolare può essere protratto più a lungo, teoricamente senza alcun limite. Utilizzando questo sistema, la quantità d’ossigeno trasportata ai muscoli non è mai inferiore a quella necessaria per riformare l'ATP e quindi l'organismo può lavorare in "steady-state" cioè in stato d’equilibrio.

“PAGARE IL DEBITO DI OSSIGENO” CONOSCERE IL CORPO UMANO: AEROBICO Il limite di questo processo energetico è la lentezza (ci vuole molto tempo affinchè l’ CO2 venga espulsa e l’O2 arrivi ai muscoli. Se lo sforzo si intensifica (maggiore consumo di O2), si creerà un accumulo di CO2 e contemporaneamente attraverso il processo di scissione del glicogeno, un accumulo di ac. lattico che costringe il corpo ad una richiesta superiore di O2 definita: “DEBITO di OSSIGENO” E’ necessario quindi rallentare il lavoro in modo da dare tempo al sangue e ai polmoni di espellere l’CO2, di trasportare al fegato l’ac. Lattico e di immettere O2 con l’inspirazione, questo tempo di attesa si definisce: “PAGARE IL DEBITO DI OSSIGENO” O periodo di tempo necessario per ripristinare l’equilibrio tra consumo di O2 e immissione di O2 e poter riprendere il lavoro muscolare.

CO2 O2 H2O + ADP ATP CONOSCERE IL CORPO UMANO: AEROBICO ZUCCHERI ESPULSA con L’ESPIRAZIONE CO2 Anidride Carbonica ZUCCHERI GRASSI PROTEINE ESPULSA con LA SUDORAZIONE O2 OSSIDA H2O Acqua Sforzi di lunga durata Superiori a 180” Intensità moderata + ADP ATP energia liberata

Scambi metabolici tra fegato e muscoli CONOSCERE IL CORPO UMANO: SCAMBI METABOLICI Scambi metabolici tra fegato e muscoli Particolare importanza hanno gli scambi che avvengono tra il fegato e i muscoli e che riguardano il metabolismo degli zuccheri. Il fegato può rilasciare nel sangue glucosio che ricava scindendo le sue scorte di glicogeno (glicogenolisi) oppure sintetizzandolo a partire da vari precursori (gluconeogenesi); tra questi, il lattato e l'alanina, forniti principalmente dai muscoli. Il glucosio immesso nel torrente circolatorio può raggiungere le fibre muscolari ed essere impiegato come fonte di energia per la contrazione. Durante un'intensa attività, i muscoli scheletrici ottengono rapidamente energia attraverso il processo anaerobico di glicolisi; l'acido lattico che ne deriva ritorna al fegato, dove viene riconvertito in glucosio. La transaminazione permette la conversione dell'amminoacido alanina in acido piruvico e viceversa.

Sistema ATP-CP (anaerobico alattacido) CONOSCERE IL CORPO UMANO: SISTEMI ENERGETICI F O N T E d I E N E R G I A Sistema ATP-CP (anaerobico alattacido) Sistema anaerobico lattacido Glicolisi Glicogeno muscolare Sistema aerobico TEMPO MECCANISMI ENERGETICI del MUSCOLO IN RAPPORTO ALLA DURATA NEL TEMPO

CONOSCERE IL CORPO UMANO: SISTEMI ENERGETICI CLASSIFICAZIONE BIOENERGETICA DELLE ATTIVITA’ SPORTIVE PROCESSO COMBUSTIBILE POTENZA DURATA TIPO di SPORT REAZIONE di BASE ATP ALTISSIMA FINO A 3” GESTI SINGOLI 8salti, lanci, tuffi) ANAEROBICO ALATTACIDO DISGREGAZIONE della Fosfocreatina (CP) ALTA 10” – 15” ATLETICA LEGERA 100 e 110 hs Lanci (disco, giavellotto, martello, peso) Salti (alto, lungo, triplo, asta) SOLLEVAMENTO PESI -PATTINAGGIO (velocità) ANAEROBICO LATTACIDO SCISSIONE del GLICOGENO GLICOLISI ELEVATA 15” – 45” 800 – 1500 – 400 hs. PATTINAGGIO Ghiaccio 3000 mt. - Rotelle 1500 mt. NUOTO 400 mt. ANAEROBICI AEROBICI MASSIVI 45” – 180” 200 e 400 piani Ghiaccio 5 - 10 Km. - Rotelle 3 – 20 Km. 50 e 100 mt. stile libero AEROBICO OSSIDAZIONE degli ZUCCHERI - GRASSI MODERATA SUPERIORI a 180” 3.000 siepi, 5.000 mt., 10.000 mt., maratona, marcia Ghiaccio 500 mt. - Rotelle 300 mt. 800 mt., 1.500 mt. CICLISMO SU STRADA, CANOA ANAEROBICO ALTERNATO SPORT di SQUADRA – TENNIS - SQUASH

CONOSCERE IL CORPO UMANO: SISTEMI ENERGETICI

Anaerobico Alattacido CONOSCERE IL CORPO UMANO: SISTEMI ENERGETICI Le Fonti Energetiche Riepilogo Grassi Zuccheri Aerobico Anaerobico Lattacido Anaerobico Alattacido Potenza Minima Quasi Max Max 10” – 15” Durata Illimitata 15” – 45” * 45” – 180” F.C. 120 - 150 > 160 Norm - > 180 Recupero da 0” a giorni da 2-3’ a giorni da 0” a 120’

UNITA’ MOTORIE del MUSCOLO CONOSCERE IL CORPO UMANO: UNITA’ MOTORIE del MUSCOLO UNITA’ MOTORIE del MUSCOLO All'interno di ogni muscolo si riconoscono diversi tipi di fibre, classificate in base alla velocità di contrazione e alla resistenza alla fatica.

Le UNITA' MOTORIE DEL MUSCOLO CONOSCERE IL CORPO UMANO: UNITA’ MOTORIE del MUSCOLO Le UNITA' MOTORIE DEL MUSCOLO sono fondamentalmente di due tipi (Figura 1 – Figura 2): - Unità motorie lente: dette anche fibre rosse (prevalentemente aerobie e ricche di mitocondri e mioglobina ) o ST o di tipo I. - Unità motorie rapide: o fibre bianche (aerobie e anaerobie, povere di mioglobina) o FT o di tipo II. Le fibre a contrazione rapida si suddividono a loro volta in: - fibre del tipo II A (o FTa) aerobie e anaerobie; - fibre del tipo II B (o FTb) anaerobie.                                                                In risposta ad uno sforzo fisico intenso si attivano per prime le unità motorie più lente (FI) e, mano a mano che l'intensità aumenta, si ha un progressivo maggior reclutamento delle fibre rapide F IIa – F IIb) Figura 1

Entità della contrazione muscolare e tipo di fibre attivate CONOSCERE IL CORPO UMANO: UNITA’ MOTORIE del MUSCOLO Entità della contrazione muscolare e tipo di fibre attivate     Figura 2

CONOSCERE IL CORPO UMANO: UNITA’ MOTORIE del MUSCOLO

CONOSCERE IL CORPO UMANO: UNITA’ MOTORIE del MUSCOLO Sezione trasversale di biopsia muscolare, colorata con l'enzima ATP-asi acida (duecento ingrandimenti). Si osservano fibre muscolari che reagiscono positivamente e vengono identificate come fibre di tipo 1 (fibre scure) e fibre di tipo 2 che non si colorano (fibre chiare). Le fibre muscolari che rigenerano presentano con questa reazione una colorazione di tipo intermedio.

Distribuzione delle fibre muscolari CONOSCERE IL CORPO UMANO: UNITA’ MOTORIE del MUSCOLO Distribuzione delle fibre muscolari In ogni muscolo sono presenti sia fibre veloci che fibre lente. La distribuzione in percentuale varia da muscolo a muscolo e da atleta ad atleta. SEDENTARIO: 40% di tipo I (lente) - 60% di tipo II (rapide) SPRINTER: 20% di tipo I (lente) - 80% di tipo II (rapide) PRATICA REGOLARE JOGGING 50% di tipo I (lente) - 50% di tipo II(rap.) MEZZOFONDISTA: 55% di tipo I (lente) - 45% di tipo II (rapide) MARATONETA: ULTRAMARATONETA: 95% di tipo I (lente) - 5% di tipo II (rapide)

DISCIPLINA AUTORI CONOSCERE IL CORPO UMANO: UNITA’ MOTORIE del MUSCOLO Percentuale di fibre lente (muscoli delle gambe) rilevate in atleti impegnati in differenti discipline sportive (C. Bosco: “La forza muscolare. Aspetti fisiologici ed applicazioni pratiche” - Società Stampa Sportiva 1997) DISCIPLINA % DI FIBRE LENTE AUTORI Atletica - 100 - 200 m. - 400 m. - 800 - 1500 - 5000 m. - maratona - marciatori - lanciatori - saltatori Sci - fondo - slalom - salto dal trampolino Hockey su ghiaccio Pattinaggio su ghiaccio Ciclisti su strada Canoa Nuoto Orientamento Sci acquatico Lotta Sollevamento pesi Body building Pallamano Pallavolo Hockey su prato Calcio Sportivi non competitivi   35 - 40 40 - 50 55 - 60 65 - 80 65 - 70 50 - 55 65 - 85 45 - 60 50 - 60 40 - 45 45 - 55 45 - 50 40 - 60 Bosco. Tihanyi, Komi, Tesch, Burke, Gollnick, Lundin, Thorxstensson, Hakkinen, Prince, Jacobs, Apor, Carlsson e coll. Serena Williams potenza e velocità

Caratteristiche del muscolo e delle fibre muscolari CONOSCERE IL CORPO UMANO: UNITA’ MOTORIE del MUSCOLO Caratteristiche del muscolo e delle fibre muscolari  In relazione alla disposizione delle fibre e alla modalità di inserzione dei tendini, i muscoli del corpo presentano delle DIVERSE CONFORMAZIONI (Figura 1).   Figura 1

AZIONI MUSCOLARI In base alla principale AZIONE SVOLTA CONOSCERE IL CORPO UMANO: AZIONI MUSCOLARI AZIONI MUSCOLARI  In base alla principale AZIONE SVOLTA i muscoli possono essere suddivisi in:   MUSCOLI FASICI – TONICI AGONISTI, ANTAGONISTI, SINERGICI, FISSATORI, NEUTRALIZZATORI FLESSORI, ESTENSORI, ADDUTTORI, ABDUTTORI, ROTATORI  

MUSCOLI FASICI – MUSCOLI TONICI CONOSCERE IL CORPO UMANO: AZIONI MUSCOLARI MUSCOLI FASICI – MUSCOLI TONICI  MUSCOLI FASICI (deputati al movimento), caratterizzati da una maggior dotazione di fibre muscolari bianche meno forti ma a contrazione piuttosto rapida. MUSCOLI TONICI (antigravitari/posturali), caratterizzati da una ricca dotazione di fibre muscolari rosse molto forti e a contrazione lenta.  

CONOSCERE IL CORPO UMANO: AZIONI MUSCOLARI MUSCOLI DEL GRUPPO TONICO - Hanno funzione di sostegno (posturali). Si affaticano tardivamente - Si contraggono più lentamente. Contengono più fibre muscolari rosse (lente) - Sono più forti di circa 1/3. Reagiscono al carico errato con accorciamento e con peggioramento funzionale. Hanno fibre muscolari più corte e sono per lo più penniformi. Sono localizzati più profondamente e più medialmente. Generalmente appartengono al gruppo degli estensori le cui funzioni comprendono anche l’abduzione e la rotazione esterna. Esprimono la massima potenza a velocità di contrazione moderata. Se inattivi divengono più lentamente deboli. Tendono ad accorciarsi a causa della continua tensione a cui sono sottoposti. MUSCOLI DEL GRUPPO FASICO - Hanno funzione di movimento. Si affaticano precocemente - Si contraggono più rapidamente. Contengono più fibre muscolari bianche (rapide) - Sono più deboli. Reagiscono al carico errato con indebolimento e peggioramento funzionale. Hanno fibre muscolari più lunghe e sono per lo più fusiformi. Sono localizzati più superficialmente e più lateralmente. Generalmente appartengono al gruppo dei flessori le cui funzioni comprendono anche l'adduzione e la rotazione mediale. Esprimono la massima potenza a velocità di contrazione elevata. Se inattivi divengono più rapidamente deboli. Tendono ad allungarsi con l’inattività.

MUSCOLI AGONISTI – ANTAGONISTI SINERGICI – FISSATORI NEUTRALIZZATORI CONOSCERE IL CORPO UMANO: AZIONI MUSCOLARI MUSCOLI AGONISTI – ANTAGONISTI SINERGICI – FISSATORI NEUTRALIZZATORI Agonisti: realizzano l’azione Antagonisti: svolgono l’azione opposta degli agonisti Sinergici: concorrono alla realizzazione di un’azione

CONOSCERE IL CORPO UMANO: AZIONI MUSCOLARI La postura La POSTUROLOGIA, studia l’equilibrio umano e le condizioni fisiologiche che lo rendono possibile. La stazione eretta è una condizione instabile perché il baricentro è al di sopra del punto di vincolo, ossia al di sopra della base di appoggio. Il corpo di una persona, ferma in posizione eretta, è quindi soggetto a micro-moti continui, per mantenere il proprio bilanciamento posturale. L’equilibrio si mantiene per l’azione concomitante di diversi sistemi: Muscolo-scheletrico; Sistema nervoso centrale; Recettori sensoriali. Qualsiasi alterazione a uno di questi sistemi può avere conseguenze sull’assetto posturale.

Modalità di contrazione muscolare e di esecuzione del movimento CONOSCERE IL CORPO UMANO: AZIONI MUSCOLARI Modalità di contrazione muscolare e di esecuzione del movimento  Ruoli che può assumere il muscolo durante la contrazione Agonista Il muscolo più importante che esegue il movimento. Antagonista Il muscolo che può eseguire il movimento opposto al muscolo agonista. Quando esegue il movimento diventa agonista. Il muscolo antagonista agisce anche come modulatore ovvero, mantenendo un certo tono, assicura la giusta direzione del movimento. Sinergico Non è il muscolo effettore principale del movimento ma vi partecipa insieme all'agonista. Fissatore Con una contrazione statica o isometrica, fissa saldamente i segmenti sui quali un altro segmento si muove. Neutralizzatore La sua contrazione neutralizza l'azione di altri muscoli agonisti, soprattutto biarticolari, il cui intervento completo non permetterebbe la possibilità di localizzare il movimento ad una sola articolazione ma muoverebbe più segmenti corporei contemporaneamente.

MUSCOLI FLESSORI – ESTENSORI ADDUTTORI – ABDUTTORI ROTATORI CONOSCERE IL CORPO UMANO: AZIONI MUSCOLARI MUSCOLI FLESSORI – ESTENSORI ADDUTTORI – ABDUTTORI ROTATORI FLESSORE: muscolo che ha la funzione di avvicinare tra loro due segmenti scheletrici, provocando un piegamento (bicipite). ESTENSORE: muscolo che ha la funzione di allontanare tra loro due segmenti scheletrici provocandone un'estensione (tricipite). ADDUTTORE: muscolo che determina un movimento tale da avvicinare un arto alla linea mediana del corpo (grande adduttore). ABDUTTORE: muscolo che determina un movimento tale da allontanare un arto alla linea mediana del corpo (medio gluteo). ROTATORE: muscolo che permette una rotazione interna o esterna (gemelli).

TERMINOLOGIA Flessione Estensione Adduzine Abduzione Supinazione Pronazione Rotazione