CONOSCERE IL CORPO UMANO: SISTEMA MUSCOLARE
DOCENTE: Prof. ssaTozzi Carla
CLASSE: 1G/Sport
A.S. 2007 - 2008
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CONOSCERE IL CORPO UMANO: MECCANISMI ENERGETICI
MECCANISMI ENERGETICI del MUSCOLO
ANAEROBICO ALATTACIDO
ANAEROBICO LATTACIDO
AEROBICO
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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 +
energia
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
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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
P
+ ADP
energia liberata
ATP
Sforzi di breve durata
10” – 20”
Contrazioni rapide
intensità massimale
Molta Potenza
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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).
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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
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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 submassimali 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
ZUCCHERI
Sforzi di
media durata
15” – 45”
Intensità elevata
GLICOGENO
+
ENZIMI
+ ADP
energia liberata
ATP
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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.
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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
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e poter riprendere il lavoro muscolare.
CONOSCERE IL CORPO UMANO: AEROBICO
CO2
O2
OSSIDA
Sforzi di
lunga durata
Superiori a 180”
Intensità moderata
ZUCCHERI
GRASSI
PROTEINE
H2O
ESPULSA
con L’ESPIRAZIONE
Anidride Carbonica
Acqua
ESPULSA
con LA SUDORAZIONE
+ ADP
energia liberata
ATP
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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.
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CONOSCERE IL CORPO UMANO: SISTEMI ENERGETICI
F
O
N
T
E
d
I
Sistema ATP-CP (anaerobico alattacido)
Sistema anaerobico lattacido
Glicolisi
Glicogeno
muscolare
E
N
E
R
G
I
A
Sistema aerobico
TEMPO
MECCANISMI ENERGETICI del MUSCOLO IN RAPPORTO ALLA DURATA NEL TEMPO
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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)
ATLETICA LEGERA
ANAEROBICO ALATTACIDO
DISGREGAZIONE
della Fosfocreatina
(CP)
ALTA
10” – 15”
100 e 110 hs
Lanci (disco, giavellotto, martello, peso)
Salti (alto, lungo, triplo, asta)
SOLLEVAMENTO PESI -PATTINAGGIO (velocità)
ATLETICA LEGERA
800 – 1500 – 400 hs.
ANAEROBICO LATTACIDO
SCISSIONE
del GLICOGENO
GLICOLISI
ELEVATA
15” – 45”
PATTINAGGIO
Ghiaccio 3000 mt. - Rotelle 1500 mt.
NUOTO
400 mt.
ATLETICA LEGERA
200 e 400 piani
ANAEROBICI
AEROBICI MASSIVI
SCISSIONE
del GLICOGENO
GLICOLISI
ELEVATA
45” – 180”
PATTINAGGIO
Ghiaccio 5 - 10 Km. - Rotelle 3 – 20 Km.
NUOTO
50 e 100 mt. stile libero
ATLETICA LEGERA
3.000 siepi, 5.000 mt., 10.000 mt., maratona, marcia
AEROBICO
OSSIDAZIONE degli
ZUCCHERI - GRASSI
MODERATA
SUPERIORI
a 180”
PATTINAGGIO
Ghiaccio 500 mt. - Rotelle 300 mt.
NUOTO
800 mt., 1.500 mt.
CICLISMO SU STRADA, CANOA
AEROBICO
ANAEROBICO ALTERNATO
SPORT di SQUADRA – TENNIS - SQUASH
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CONOSCERE IL CORPO UMANO: SISTEMI ENERGETICI
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CONOSCERE IL CORPO UMANO: SISTEMI ENERGETICI
Le Fonti Energetiche
Aerobico
Potenza
Minima
Anaerobico Lattacido
Quasi Max
15” – 45” * 45” – 180”
Riepilogo
Anaerobico Alattacido
Max
10” – 15”
Durata
Illimitata
F.C.
120 - 150
> 160
Norm - > 180
da 0” a giorni
da 2-3’ a giorni
da 0” a 120’
Recupero
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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.
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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
progressivo
aumenta,
maggior
si
ha
un
reclutamento
delle fibre rapide F IIa – F IIb)
Figura 1
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CONOSCERE IL CORPO UMANO: UNITA’ MOTORIE del MUSCOLO
Entità della contrazione muscolare e tipo di fibre attivate
Figura 2
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CONOSCERE IL CORPO UMANO: UNITA’ MOTORIE del MUSCOLO
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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.
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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)
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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)
% DI
FIBRE
LENTE
DISCIPLINA
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
AUTORI
35 - 40
40 - 50
55 - 60
65 - 80
65 - 70
50 - 55
50 - 55
65 - 85
50 - 55
50 - 55
45 - 60
65 - 70
55 - 60
55 - 60
50 - 60
65 - 70
50 - 55
50 - 55
40 - 45
40 - 45
45 - 55
45 - 55
45 - 50
40 - 45
40 - 60
Bosco. Tihanyi, Komi, Tesch, Burke, Gollnick, Lundin,
Thorxstensson, Hakkinen, Prince, Jacobs, Apor, Carlsson e coll.
Serena Williams potenza e velocità
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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
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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
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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.
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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.
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Tendono ad allungarsi con l’inattività.
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
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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.
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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.
La sua contrazione neutralizza l'azione di altri muscoli
agonisti, soprattutto biarticolari, il cui intervento completo non
Neutralizzatore permetterebbe la possibilità di localizzare il movimento ad una
sola articolazione ma muoverebbe più segmenti corporei
contemporaneamente.
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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).
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TERMINOLOGIA
Flessione
Estensione
Adduzine
Abduzione
Supinazione
Pronazione
Rotazione
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