Transcript 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
I muscoli sono la “potenza” la “forza
motrice” nel sistema di leva
rappresentato dall’apparato
locomotore
I muscoli determinano i movimenti
propri degli organi interni
ultrastruttura
innervazione
Muscoli striati
Muscoli volontari
Muscoli lisci
Muscoli involontari
Muscolo cardiaco
Collocazione
nel corpo
Muscoli scheletrici
e pellicciai
Muscoli
viscerali
Forma dei
muscoli
Fusiformi,
bicipidi,
tricipidi,
quadricipidi,
pennati,
bipennati,
piatti,
orbicolari ecc.
ecc
Muscoli volontari
Muscoli involontari
sotto il controllo del Sistema
nervoso centrale e periferico
sotto il controllo del Sistema
nervoso autonomo
 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
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.
Filamento sottile
Filamento spesso
formato da tre proteine: actina
troponina e tropomiosina
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)
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
Sarcolemma
Tubulo a T
Filamento
sottile
Filamento
spesso
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,
Triade
Reticolo
sarcoplasmatico
Cisterna
terminale
possono legarsi alla
troponina scoprendo,
sull’actina, i siti per il
legame con la testa
della miosina
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.
Placca motrice 2
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.
Unità motorie
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) .
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 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.
La ricarica dell’ATP avviene secondo tre meccanismi
metabolici che si susseguono in modo ordinato dalle fasi
iniziali dell’attività motoria. Sono:
1. Meccanismo anaerobico alattacido
2. Meccanismo anaerobico lattacido
3. 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.
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.
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.