Apparato muscolare
contrazione fibra
muscolare
striata
i muscoli si possono classificare
in vari modi:
1-volontari (scheletrici) controllabili dal
sistema nervoso di relazione
involontari (cardiaco e lisci) dipendenti
dal sistema nervoso autonomo
2-striati (scheletrici,cardiaco)
non striati (lisci)
ogni cellula muscolare o fibra
muscolare presenta:
-una membrana plasmatica
(sarcolemma)
-un sistema reticolare,tubulare:sistema
T collegato al sarcolemma
-uno o più nuclei
-citoplasma
-miofibrille filamentose avvolte da
reticolo sarcoplasmatico (con Ca++)
Fibra muscolarestriata
delimitata da
sarcolemma
miosina
actina
miofibrille
sarcolemma
le fibre muscolari possono
suddividersi in:
1-scheletriche(striate):con numerosi
nuclei,miofibrille ordinate
2-cardiache(striate) :con uno o due
nuclei,miofibrille ordinate
3-liscie :con un nucleo,
miofibrille non ordinate
ogni miofibrilla (es.scheletrica) si presenta
suddivisa in sarcomeri e strutturata in filamenti
proteici di actina(sottili) e miosina(spessi):
-ogni sarcomero è limitato da due linee Z
-ogni sarcomero presenta due bande(A,I),una
zona(H),tre linee(I,M)
-banda A:presenta al centro una linea(M) e
contiene actina e miosina
-zona H:presenta al centro una linea(M) e contiene
solo miosina
-banda I:presenta al centro una linea(Z) e contIene
solo actina
actina
miosina
actina
sarcomero
Linea Z
Linea Z
Semibanda I: solo actina
Banda A
Semibanda A:miosina e actina
Zona H
Solo miosina
Sarcolemma avvolge fibra
Perimisio avvolge il muscolo
Fibre muscolari con miofibrille
i filamenti sottili (due avvolti ad elica)
sono costituiti da
proteine globulari di actina
i filamenti spessi (due avvolti ad elica)
sono costituiti da proteine fibrose
terminanti con un ingrossamento(teste)
sarcomero e muscolo a riposo
sarcomero e muscolo in contrazione
Sarcomero in contrazione:animazione
meccanismo della contrazione
durante la contrazione i filamenti di actina sottili si inseriscono tra
i filamenti di miosina spessi riducendo la lunghezza dei sarcomeri Z-Z-Z
Sarcomero in contrazione:animazione
meccanismo della contrazione
durante la contrazione i filamenti di actina sottili si inseriscono tra
i filamenti di miosina spessi riducendo la lunghezza dei sarcomeri Z-Z-Z
A
I
H
Durante la contrazione, il sarcomero si accorcia per effetto
dell’avvicinamento verso la parte centrale, dei filamenti di actina
inseriti tra quelli di miosina:
scompare la zona H,
si riduce la banda I,
rimane invariata la banda A
A
I
H
Durante la contrazione, il sarcomero si accorcia per effetto
dell’avvicinamento verso la parte centrale, dei filamenti di actina
inseriti tra quelli di miosina:
scompare la zona H,
si riduce la banda I,
rimane invariata la banda A
elementi interessati alla contrazione:
-filamenti sottili,a doppia catena,di actina,con siti per
ponti trasversali
-filamenti spessi,a doppia catena, di miosina,con teste
terminali
-molecole proteiche: tropomiosina (a doppio filamento
avvolgente la actina) troponina (globulare) legate a
intervalli regolari alla tropomiosina e fornite di siti di
legame per Ca++
-reticolo sarcoplasmatico con vacuoli contenenti ioni
Ca++
quando la fibra viene stimolata ,il reticolo sarcoplasmatico
rilascia ioni Ca++ che danno inizio alla contrazione della fibra:
-lo ione Ca++ si lega alla troponina che modifica la sua
posizione
-la tropomiosina lascia liberi i siti di legame presenti sulla
actina per la formazione di ponti trasversali con le teste della
miosina
-una molecola di ATP legandosi alla testa della miosina
permette il suo sollevamento e aggancio con la actina
mediante ponte temporaneo
-l'aggancio con la actina produce uno spostamento della actina
internamente alla miosina verso il centro del
sarcomero:contrazione la energia è fornita dalla idrolisi di ATP --> ADP + P
-una seconda molecola di ATP legandosi alla testa della miosina
permette il suo distacco dalla actina e il ritorno alla situazione
iniziale:rilassamento
l'aggancio con la actina produce uno
spostamento della actina
internamente alla miosina verso il centro
del sarcomero:
contrazione
la energia è fornita dalla idrolisi di
ATP ---> ADP + P
una seconda molecola di ATP legandosi
alla testa della miosina
permette il suo distacco dalla actina e il
ritorno alla situazione iniziale:
rilassamento
quando la fibra si trova in stato di riposo si nota:
-siti per ponti trasversali bloccati dalla tropomiosina
-filamenti di actina non completamente inseriti tra quelli di miosina
quando la fibra viene stimolata ,il reticolo sarcoplasmatico rilascia
ioni Ca++ che danno inizio alla contrazione della fibra:
-lo ione Ca++ si lega alla troponina che modifica la sua posizione
-la tropomiosina lascia liberi i siti di legame presenti sulla actina
per la formazione di ponti trasversali con le teste della miosina
-una molecola di ATP legandosi alla testa della miosina permette il
suo sollevamento e aggancio con la actina mediante ponte temporaneo
-l'aggancio con la actina produce uno spostamento della actina
internamente alla miosina verso il centro del sarcomero:contrazione
la energia è fornita dalla idrolisi di ATP ---> ADP + P
rilassamento
-una seconda molecola di ATP legandosi alla testa della miosina
permette il suo distacco dalla actina e il ritorno alla situazione
iniziale:rilassamento
animazione in corso
stimolazione nervosa e contrazione fibra muscolare:
-il potenziale di azione si trasmette attraverso la fibra
nervosa fino alla sua terminazione che si ramifica
formando varie sinapsi con fibre muscolari(giunzioni
neuromuscolari o placche motrici)
-viene secreto il neuromediatore acetilcolina (con
effetto eccitatorio) che si lega ai recettori presenti
sul sarcolemma generando una depolarizzazione e
un potenziale di azione
-il potenziale di azione si propaga lungo il sarcolemma
e le sue introflessioni tubulari perpendicolari alle
fibre muscolari:sistema T
Se lungo una fibra nervosa si propaga una serie di
impulsi elettrici,potenziali di azione,si verifica una
successione di depolarizzazioni e ripolarizzazioni la cui
frequenza è funzione della intensità dello stimolo
iniziale che ha provocato il sorgere del primo
potenziale elettrico di azione
Potenziale positivo
Potenziale di azione
Potenziale di riposo
Differenza di potenziale 70mV
Potenziale negativo
Lungo la fibra nervosa si propaga il potenziale di azione
quando il potenziale di azione raggiunge la zona della sinapsi
attiva la apertura dei canali a controllo di potenziale per Ca++
e Ca++ diffonde verso l’interno della fibra
Ca++
Gli ioni Ca++ entrando nella zona della sinapsi
favoriscono la adesione delle vescicole contenenti le
molecole di neurotramettitore con la membrana plasmatica
e la loro coalescenza:in questo modo le vescicole versano
nella fessura intrasinaptica il loro contenuto
Un recettore collegandosi al trasmettitore ne inibisce la sintesi
I canali del Ca++ si richiudono
i neurotrasmettitori vengono catturati dai recettori presenti
sulla membrana della cellula postsinaptica e trasmettono il
messaggio:poi vengono rimossi per degradazione enzimatica
o mediante riassorbimento nella fibra presinaptica
Come viene tradotto il messaggio trasferito mediante il
collegamento tra neurotrasmettitore e recettore della
cellula postsinaptica:
viene generato un potenziale di azione o una
reazione interna alla cellula bersaglio mediante due
principali modalità
Il collegamento tra neurotrasmettitore e recettore
varia la apertura,chiusura di canali ionici che
permettono la variazione di potenziale locale e quindi
innescano una serie di fenomeni descritti in precedenza:
come effetto si ha la propagazione del segnale ad una altra
cellula
c-AMP
Il neurotrasmettitore attiva un sistema enzimatico
presente sulla membrana postsinaptica che a sua volta
genera un secondo messaggero (c-AMP)
che innesca una serie di reazioni come risposta alla
stimolazione a livello del recettore
-il reticolo sarcoplasmatico stimolato libera ioni Ca++
presenti in vacuoli
-gli ioni Ca++ si legano alla troponina e attivano il
processo di contrazione
-terminato lo stimolo,gli ioni Ca++ vengono ripompati
nel reticolo sarcoplasmatico:fase di rilassamento
della fibra muscolare
(il curaro occupa i recettori per acetilcolina impedendo
la stimolazione della fibra muscolare;la tossina
botulinica invece inibisce la secrezione di
acetilcolina a livello della terminazione assonica)
sarcomero a riposo
potenziale di azione e stimolazione della fibra muscolare
-il potenziale di azione si trasmette attraverso
la fibra nervosa fino alla sua terminazione che
si ramifica formando varie sinapsi con fibre muscolari
(giunzioni neuromuscolari o placche motrici)
contrazione della fibra muscolare
-il reticolo sarcoplasmatico stimolato libera ioni
Ca++ presenti in vacuoli
-gli ioni Ca++ si legano alla troponina e attivano il
processo di contrazione
rilassamento della fibra muscolare
-terminato lo stimolo,gli ioni Ca++ vengono
ripompati nel reticolo
sarcoplasmatico:fase di rilassamento della fibra muscolare
animazione in corso
Circonvoluzione prerolandica : neuroni motori, piramidali >
impulso diretto ai motoneuroni del corno anteriore del midollo spinale>
>sinapsi > invio dell’impulso alle fibre muscolari bersaglio >
>liberazione di acetilcolina nello spazio intrasinaptico >
>legame della acetilcolina con recettori su sarcolemma della fibra>
>creazione e trasmissione di impulso, potenziale di azione, lungo
il reticolo sarcoplasmatico >>> contrazione della fibra>>
>> rilassamento
Area motoria primaria
circonvoluzione prerolandica
La contrazione volontaria avviene quando
un impulso dalla zona corticale del lobo
frontale viene inviato ai motoneuroni del corno
anteriore:questi inviano un impulso
come potenziale di azione verso la
cellula da stimolare:qui viene liberato
un neurotrasmettitore (acetilcolina) che
legandosi ai recettori della fibra muscolare
inducono una reazione di contrazione
bulbo
Midollo spinale
Motoneuroni
corno anteriore
Piramidale crociata
Corteccia cerebrale
Area motoria primaria
circonvoluzione prerolandica
Midollo spinale
Motoneuroni
corno anteriore
Piramidale
diretta:Turk
Impulso inviato da circonvoluzione prerolandica
raggiunge motoneuroni del corno anteriore
del midollo spinale: questi inviano impulso
a fibre muscolari: viene liberata acetilcolina
nello spazio intrasinaptico ; si lega a recettori
sul sarcolemma e stimola la contrazione della
fibra muscolare
potenziale di azione lungo fibra nervosa-->sinapsi:entra Ca++ ed esce acetilcolina---->recettori
della fibra muscolare:si genera un potenziale di
azione lungo il sarcolemma e tubuli del sistema T: il
reticolo sarcoplasmatico libera Ca++--->troponina
cattura Ca++ e si modifica permettendo alla
tropomiosina di cambiare posizione---> vengono
liberati i siti per formare legami con teste della
miosina: ATP + teste + tropomiosina--->ponti
temporanei:ATP-->ADP+P + energia che permette lo
spostamento della actina rispetto alla miosina-->ATP
+ teste miosina--->eliminazione ponte-->Ca++ viene
riassorbito attivamente nel reticolo
sarcoplasmatico:ritorno alla struttura iniziale
sarcomero a riposo
La fibra muscolare esige energia per funzionare:
energia ricavata dalla molecola di ATP rigenerata mediante
reazioni che utilizzano composti ricchi di energia
introdotti con la dieta (glucidi, lipidi..)
ATP > ADP + P utilizzazione
ADP + P + energia > ATP rigenerazione
Rigenerazione anaerobica senza produzione di acido lattico
fosfocreatina CP + ADP > ATP + creatina C
Rigenerazione anaerobica con produzione anche di acido lattico
glicogeno (o lipidi) > glucosio >> glucosio + ADP + P > ATP + A.lattico
Rigenerazione aerobica con produzione di ATP , CO2, H2O
Glucidi (lipidi) + O2 + ADP + P >>> ATP + CO2 + H2O
