Transcript IL TESSUTO MUSCOLARE
LA FIBRA MUSCOLARE
e il meccanismo della contrazione
MODULO: Studio del corpo umano
SILSIS - VIII ciclo Paola Morandi
CLASSE
2 ° I.T.C.S. con indirizzo biologico Chimica/SN Laboratorio 1 ° anno 4 2 2 ° anno 4 2
MOMENTO DEL PERCORSO FORMATIVO
introduzione al corpo umano
- definizione di tessuto - organizzazione gerarchica: cellula, tessuto, organo, apparato - principali tipi di tessuto
studio del corpo umano (integrazione e controllo delle attività corporee)
- sistema endocrino - sistema nervoso e trasmissione dell’impulso - organi di senso - organi effettori ossa e… … muscoli struttura del muscolo scheletrico meccanismo della contrazione regolazione della contrazione giunzione neuromuscolare
DURATA E SCANSIONE TEMPORALE
2(3) ore di lezione frontale e 1 ora di laboratorio, così ripartite: (1 ora)
§
1 ora 1 ora 1 ora - recupero prerequisiti - tre tipi di tessuto muscolare (ricapitolazione) - caratteristiche della fibra muscolare - le proteine contrattili - organizzazione dei miofilamenti: il sarcomero (1) - organizzazione dei miofilamenti: il sarcomero (2) - meccanismo della contrazione e (in breve) sua regolazione esperienza di laboratorio (compresa spiegazione iniziale) NB Non si è prevista una verifica specifica su questo argomento
§
Se necessario, in base al livello della classe
PREREQUISITI
Proteine (monomero/polimero, globulare/filamentosa) Interazione fra proteine (sito di legame, modificazione conformazionale) Nucleo, membrana plasmatica, reticolo endoplasmatico, mitocondrio Cellula specializzata/differenziata e tessuto Molecola di ATP Potenziale d’azione Microscopio ottico ed elettronico
OBIETTIVI DIDATTICI
Principali caratteristiche della fibra muscolare Componenti strutturali del sarcomero: actina e miosina Modello di scorrimento dei miofilamenti Ruolo dell’ATP e del calcio nella contrazione Definizione di unità motoria
OBIETTIVI FORMATIVI
Dal macroscopico al microscopico: gli esseri viventi hanno un’organizzazione strutturale di tipo gerarchico Concetto di unità funzionale Flusso dell’energia (energia chimica energia meccanica) Il metodo sperimentale: dall’osservazione alla comprensione dei fenomeni
STRUMENTI DIDATTICI
libro di testo: “Invito alla biologia” di Curtis e Barnes, ed. Zanichelli lavagna: disegni della fibra muscolare e del sarcomero powerpoint: fotografie e disegni laboratorio
MULTIDISCIPLINARIETÀ
Educazione fisica - coppie di muscoli antagonisti per produrre i movimenti ed assicurare la stazione eretta - fonti energetiche del muscolo e debito di ossigeno
IL TESSUTO MUSCOLARE SCHELETRICO livelli di organizzazione
Tessuto muscolare scheletrico: insieme di fibre muscolari Fibra muscolare: cellula allungata che contiene le miofibrille Miofibrilla: insieme di filamenti proteici (miofilamenti) organizzati in unità ripetute, i sarcomeri
Sarcomero: unità contrattile Per ricordare: muscolo - fibra muscolare - miofibrilla - sarcomero
LA FIBRA MUSCOLARE
cellula specializzata
5 -50 μm
Cellula normale FIBRA MUSCOLARE
nucleo membrana plasmatica reticolo endoplasmatico cilindrica, molto allungata polinucleata (sincizio) sarcolemma (potenziale d’azione) sarcoplasma (Ca 2+ , glicogeno mioglobina ) • • Sistema T: tubuli trasversali in continuità con il sarcolemma (potenziale d’azione) Nel sarcoplasma sono strettamente impacchettate le miofibrille
ACTINA I MIOFILAMENTI MIOSINA
Troponina e tropomiosina: regolazione della contrazione assemblaggio assemblaggio
MIOFILAMENTO SOTTILE
possiede siti di legame per la miosina
MIOFILAMENTO SPESSO
siti di legame per actina e ATP
ORGANIZZAZIONE DEI MIOFILAMENTI: IL SARCOMERO
sarcomero
0.5 μm
immagine al microscopio elettronico Linea M Filamento sottile (actina) Filamento spesso (miosina)
Banda A scura Banda I chiara
Banda H
Linea Z
dettagli, sezione trasversale
Le miofibrille sono disposte parallelamente all’asse maggiore della fibra muscolare !
…e con le bande A e I allineate a registro
LA CONTRAZIONE
sarcomero immagine al microscopio elettronico
Linea Z
Filamento sottile (actina) Filamento spesso (miosina)
Banda A scura Banda I chiara Osservazione
: durante la contrazione • le linee Z si avvicinano (il sarcomero si accorcia) • la banda I diventa più piccola • la banda A rimane costante
?!
IL MODELLO DI SCORRIMENTO DEI FILAMENTI
LA CONTRAZIONE: MECCANISMO MOLECOLARE
…oppure figura
33.27
del libro di testo
REGOLAZIONE DELLA CONTRAZIONE
1. Un impulso nervoso provoca il rilascio del calcio dal reticolo sarcoplasmatico 2. Il calcio diffonde nel sarcoplasma e si lega alla troponina 3. Il complesso troponina-tropomiosina libera i siti di legame per la miosina sull’actina (inizia la contrazione) § 4. Quando cessa la stimolazione, il calcio viene risequestrato nel reticolo sarcoplasmatico (la fibra si rilassa) § figura 33.28 del libro di testo
UNITÀ MOTORIA
Ogni fibra muscolare è innervata da un neurone motorio. Si definisce unità motoria l’insieme del neurone motorio e delle fibre da esso innervate .
LABORATORIO
osservare la struttura del tessuto muscolare scheletrico NO !
Figura: immagine al microscopio ottico di un campione di tessuto muscolare scheletrico
NB : 1) ripasso reattivo del biureto 2) quantitativo vs qualitativo 3) lettura critica !!
SCHEDA DI LABORATORIO
Studente: Data: Titolo dell’esperimento: Colorazione con blu di metilene 1) 2) Che cosa colora il blu di metilene e perché?
Perché il campione presenta delle striature?
Colorazione con reattivo del biureto 1) 2) Che cosa colora il reattivo del biureto?
Come si colora il campione dopo trattamento con il reattivo del biureto? Perché?
I muscoli artificiali
• Sveglia !!
• Perché studiare la scienza ?
• La scienza in evoluzione
http://www.hansonrobotics.com/ http://eap.jpl.nasa.gov/
Possibile intervento di un esperto di robotica/biomimetica Biomimetica: copiare quanto di più efficiente c’è nel mondo naturale per creare oggetti artificiali che siano più forti, più veloci e più agili di quelli oggi esistenti…ciò implica la comprensione dei principi fondamentali che stanno alla base del loro funzionamento e la loro successiva implementazione nei dispositivi robotici.