Contrazione muscolare

56
Energia chimica muscolo Energia meccanica

Transcript of Contrazione muscolare

Page 1: Contrazione muscolare

Energia chimica

muscolo

Energia meccanica

�������������� ������������������������������������������

����������������������������������������������� ���������������������������������� �������� ���������������� ����������� ���������������������������� �� �������������������

Page 2: Contrazione muscolare

����������������������������������������������������������� �������������������� ����������� ������������������������������������������������������������ ��������������

�������������������� ������������������� ����������� �������������������������������� ��������������� ����������������������������������������������������������������� �����! " �� ������ ���������� �������� ��������� �� ����� ��� ��������� ������

# ������� ����� " �� ���� ��������� � �������� ���� ������������ �� ����� ����� ��������� �������� ���� ���������� ����������������� �������� ���������������

Page 3: Contrazione muscolare

Muscolo scheletrico

Connettivo Fibre muscolari

Vasi sanguigni Nervi

SarcolemmaTubuli T

SarcoplasmaNuclei

Reticolosarcoplasmatico

Miofibrille

Mitocondri

Glicogeno

Page 4: Contrazione muscolare

Nucleo

Tubuli TReticolo

sarcoplasmatico Sarcolemma Mitocondri

Filamento spesso

Filamento sottile

Miofibrilla

Fibra (cellula) muscolare

Page 5: Contrazione muscolare

� ������������������ " �������� �� �������������� ������ ��������������������������������������� ������ �������������������������������������������� �� ���������������������������������������

Page 6: Contrazione muscolare

Miosina: proteina oligomericap.m. 450.000

2 catene pesanti (heavy chains)p.m. 200.000

2 coppie di catene leggere(light chains) non identiche

p.m.16.000 e 20.000

Miosina: proteina oligomericap.m. 450.000

Miosina: proteina oligomericap.m. 450.000

Miosina: proteina oligomericap.m. 450.000

Miosina: proteina oligomericap.m. 450.000

FILAMENTI SPESSI

Nel muscolo scheletrico circa 250 molecole di miosina si uniscono a formare un filamento spesso, il quale è sistemato in modo che le teste di miosina si raggruppano all’estremità, mentre la regione centrale è un fascio di code di miosina

Page 7: Contrazione muscolare

Dominio C-terminale: �-elicoidalelunghezza 134 nm, diametro 2 nm

(coda della miosina)

Dominio N-terminale: globulare(testa della miosina)

Ogni coppia di catene leggere è legata al dominio globulare di ciascunacatena pesante

Ciascuna catena pesante

Coda

Page 8: Contrazione muscolare

Snodo

Testa

Page 9: Contrazione muscolare
Page 10: Contrazione muscolare

Filamenti sottili

Actina F Tropomiosina Troponina

Filamento di tropomiosina

Actina Gmonomero di actina

pm: 42.000

Page 11: Contrazione muscolare

Tropomiosina: dimero a forma di bacchetta (pm = 70.000).Le due subunità sono avvolte l’una intorno all’altra a formare un’elica.Ogni molecola è lunga circa 40 nm.I dimeri di tropomiosina si dispongono in sequenza con disposizionetesta-coda, formando un filamento elicoidale.Due filamenti elicoidali si estendono per l’intera lunghezza del polimeroactina F.

Page 12: Contrazione muscolare

TnI

Legame Tn-tropomiosina

Legame Actina-TnC

Legame Ioni Ca++

Troponina

TnT

TnC

Page 13: Contrazione muscolare

linea M

disco Z disco Z

I filamenti spessi e sottili sono connessi da ponti trasversali, detti anche ponti crociati, costituiti dalle teste di miosina che si legano lassamente ai filamenti di actina. Ogni molecola di G-atina ha un singolo sito di legame per una testa di miosina.

Dischi Z: strutture proteiche a zig zag, che fungono da sito di attacco per i filamenti sottili. Un sarcomero è composto da due dischi Z e dai filamenti tra essi compresi

Linea M: questa banda rappresenta il sito di attacco dei filamenti spessi

Page 14: Contrazione muscolare
Page 15: Contrazione muscolare

La titina è una enorme proteina elastica che occupa tutta la distanza tra disco Z e linea M. Ha la funzione di agevolare il ritorno del sarcomero allungato alla sua lunghezza di riposo; inoltre stabilizza la disposizione dei filamenti all’interno del sarcomero con l’aiuto della proteina non elastica nebulina. La nebulina si trova di fianco ai filamenti sottili e si attacca ai dischi Z. Garantisce l’allineamento dei filamenti di actina del sarcomero.

Page 16: Contrazione muscolare

Il reticolo sarcoplasmatico avvolge ogni singola miofibrilla. Il sistema dei tubuli T è strettamente associato al reticolo sarcoplasmatico ed è in continuità con la membrana di superficie della fibra muscolare. I tubuli T permettono ai potenziali d’azione che originano sulla superficie cellulare a livello della giunzione neuromuscolare di passare velocemente all’interno della fibra. Senza tubuli T, il potenziale d’azione potrebbe raggiungere il centro della fibra solo per diffusione di cariche positive nel citosol, processo più lento che ritarderebbe il tempo di risposta della fibra muscolare.

Page 17: Contrazione muscolare

TEORIA DELLO SCORRIMENTO DEI FILAMENTIQuando un sarcomero si contrae, i filamenti sottili e spessi non cambiano in lunghezza. Il filamento sottile di actina scivola sul filamento spesso di miosina, spostandosi verso la linea M al centro del sarcomero. La banda A non si modifica in lunghezza, ma sia la zona H che la banda I si accorciano mentre i filamenti si sovrappongono.

Page 18: Contrazione muscolare

����������������������������� ������ " ����������� �������������� ������ ��������������� ����������������� " ��������������������������������������������� ��� $ % &�������������������

Page 19: Contrazione muscolare

' �������" ������������������������(�) ��������������������������������� ����������������������� �������� ��� ����� �������������

Page 20: Contrazione muscolare

��� ����������� ����� ������ ���� �� �� � �* + �� ����� ����� �������� � �� ��� ������� ���� ��* + ������ ���������������� �������������� ����������� ����������������� ������� �������������������������, ������������-�������������������������������

Page 21: Contrazione muscolare
Page 22: Contrazione muscolare
Page 23: Contrazione muscolare

I segnali per la contrazione muscolare arrivano dal SNC ai muscoli scheletrici per mezzo dei motoneuroni. L’acetlcolina proveniente dal motoneurone innesca un potenziale d’azione nella fibra muscolare che a sua volta scatena una contrazione. Questa combinazione di eventi elettrici e meccanici viene definito accoppiamento eccitazione-contrazione.

Page 24: Contrazione muscolare
Page 25: Contrazione muscolare

L’acetilcolina viene rilasciata dal motoneurone somatico. Essa fa aprire i canali ionici presenti sulla placca motrice; ne consegue un potenziale d’azione che corre lungo la membrana della fibra e lungo i tubulu T.

Page 26: Contrazione muscolare

. ��� �� �� ���������� ������ ��������� ��� ���������� ���� �� �' / &��� ��� �������������������������������������������������������������� ������������������� �* + ��� ��������� ����������������������* + ��������������� ��������������������������������������������������������� ������������������������������������������������������� ������������������������������������� �* + ���������� �������* +0$ % &���� . ��� �� ��� �������������� ������������ � � �* + ���� ��� ��� ���� �� ������� ����� ���������� ������������� ���������� � �������������������������������������������������������������

Page 27: Contrazione muscolare

1� 1��������������� ��������������������� �������������������������������������

* �� �� ������ ���� �* + ��������0 ��� ����� ���������� � �������� � � �* + ������� � ������� ����� ���������������� ����������$ ��

2 ��� $ � ���� ��������������������� �������������������������� �������������������� �����������3 ������������ ��� $ � �������������������������������������� ��� ) �+ �����4+ �����������������������

������������ �� �� �������� ������������������ � �������� ������ � ������ ������� ��������� ������������������������������ ��������������� ��������

5 � ������������� ��������" ����������������� �� ��������������������� ����������������������������6 ��������������� ������������������������������������������� ���� �������������������� ����������

����������������� ���������� ������� ������������������������% �

7 ��������������� ����������������% ����������������� ���� ���������������' / &��������������� ���� �* + ��������������� ��������������������������

8 �� ��� � �* + ���� �� ����� ��� �������� �������������� �� �� ����� ����� ���������� ���������� �� ������������� ��� ���� � ������� ���� ��� ������� . ������ ������ ��������� ����� ������ ����� ����� ����������������������������� ��� ����� ��� $ % &��� �����������������������������

9 ��$ ��������� ����������������������������������� ������������������$ ' &������������������������������ ���������������� �������������������������� �$ % &���������� ��������������� ������

1: ��������������������������������� ������* + �������������� ����������������������������������������������� �� ���� � ������� ����� ������� ��� ������ ����� ������������� ������ ��� ���������������������� �������������* +0$ % &���

11�� � $ % &�� ����� ����� ������� � $ % &� �� $ ' &� �� &�� ��� �������� ������ ����� ������ ����� ������� �������� ������ � ����� �� �� ����� � � ���� ������ ��������� � ������� ������� �� �������� ��� �������������������

Page 28: Contrazione muscolare
Page 29: Contrazione muscolare

Nicotina: agonista dei recettori colinergici nicotinici (recettori ionotropi)presenti sulla membrana post-sinaptica della giunzioneneuromuscolare.

Agonista: sostanza che mima l’attività di un ligando.Legame nicotina-recettore colinergico: determina apertura dei canali ionici

delle cellule post-sinaptiche, che sidepolarizzano.

Sebbene la nicotina sia un agonista, l’esposizione a lungo termine determinainattivazione dei recettori colinergici con conseguente up-regulation degli stessi.La deprivazione da nicotina consente a tutti i recettori di ritornare allo statoattivo: il maggior numero di recettori è probabilmente responsabile dei sintomida astinenza.

Page 30: Contrazione muscolare

MIASTENIA GRAVE: malattia autoimmune in cui l’organismo non riconosce i recettori colinergici come “self”. Gli anticorpi anti-recettore determinano una notevole riduzione dei recettori per l’acetil-colina. Ne consegue che, anche se il rilasciodel neurotrasmettitore è normale, la risposta è ridotta e si manifesta debolezza muscolare.

Page 31: Contrazione muscolare

; ������������������� ������������������������������������������������������ ������ ���������������������������! ������������������������������������ ����� ����������� �������������������������������������������������� �������������� ������ ��������������������� �������������

�� ������ �� ������ ��������� � ��������� ������ ���� ��������� �������� �� ������ ����� ����������� ������ ����� ������ � �������� ����� ������� ����������� ��� ���� �� � �������� ������������ �� ������ ��������������< ����* + ��������������� ������������������������� �� ���� ����������������� ��������������

Page 32: Contrazione muscolare

Contrazione fibre muscolarischeletriche Forza (Tensione)

Movimento Resistenza ad uncarico

La tensione generata da un muscolo è direttamente proporzionale all’interazione tra filamenti spessi e filamenti sottili.

Page 33: Contrazione muscolare

��������������������� ������������������������ ����������������������� ���������� ��������������������������= ������������ ����������! ������������� ���������������" ������������������������< ��������������< �������������

��������� ���������������� ��������������� ���������������������������������������-������������� ����������� ������������� ��� ������� � ����� ����������� ��� �� �������� ���� �������� ������ ���������� ������� � �� ��� ����� ������� ��� ����������� ���� �� � ��������� " ������� ������� �������������� �� ������ ����� ������������ ����������� �� �������� ���� ����� ����������� ��� � ���� ����������������� ������ ������� > �������� ��� �� ��������� " �? ������ ����� ���� ��������� ��������� � ������������������������������������������������������������������������������������������������������ ���������������������� �����������������! ��������������������������������������� �� ��������������� �� ����� ������������ ��������� � �������� ������ �������� �� ��������� ��� ��� @ � �� �������������������������������������������������������������� �������

Page 34: Contrazione muscolare

Ribosio

Adenina

Adenosintrifosfato (ATP)

Fosfato

Legame riccod’energia

��� ����������� ��� �������� ���������� ��� �� ��� ����������� �������� � $ % &�� ���������! � $ % &� ��������� ���� �������� " ���������� ���� ����� ���������� ������ � ���������� � ������� � �������� �� �������� �������� �������������� ���� ��������� � ��� �������������� � � ����� ������� �������� �������� �� ������� �� �������� � $ % &� ���� �� � �������������������

Page 35: Contrazione muscolare
Page 36: Contrazione muscolare
Page 37: Contrazione muscolare
Page 38: Contrazione muscolare

ANAEROBIOSI

Page 39: Contrazione muscolare

Metabolismo Glicidico e Produzione di Energia

Glicolisi:2 ATP 2 ATP2 NADH* (citoplasmatico) x 1.5-2.5 ATP/NADH 3-5 ATP

Metabolismo aerobio:2 NADH (mitocondriale) x 2.5 ATP/NADH 5 ATP

2 ATP 2 ATP

6 NADH (mitocondriale) x 2.5 ATP/NADH 15 ATP

2 FADH2 (mitocondriale) x 2 ATP/FADH2 4 ATP Totale: 31-33 ATP

Page 40: Contrazione muscolare

CARATTERISTICHE DEI VARI TIPI DI FIBRE MUSCOLARI

Ossidative lentemuscolo rosso

Ossidative rapidemuscolo rosso

Glicolitiche rapidemuscolo bianco

Velocità molto lenta intermedia molto rapidacontrazione

Attività lenta rapida molto rapidaATPasica

Diametro piccolo medio grande

Durata molto lunga lunga brevecontrazione

Metabolismo ossidativo glicolitico/ossidativo glicolitico

Colore rosso scuro rosso pallido

Page 41: Contrazione muscolare

Fibre muscolariossidative lente

Fibre muscolariglicolitiche rapide

La grande quantità di mioglobina , numerosi mitocondri(M) e un’estesa rete di capillari sanguigni (cap) distinguono il muscolo ossiodativo a lenta contrazione (R) dal muscolo glicolitico a contrazione rapida (W).

Page 42: Contrazione muscolare

La durata della scossa è inferiore al tempo intercorrente tra due stimolazioni successive.

���������� �������������� ��� ������������ ����� � �� ��� � ��������

; ����� ������������������ ��� ������������� ������������������� ����������������������������������������������������������������������������������

Page 43: Contrazione muscolare

La tensione generata da un muscolo aumenta sesi sommano più scosse singole ravvicinate

. ��� ����������������������������������������� ��������������������������� � ��������� �� ��� ���������� �� ��������� ������� �� ���� ����������� ���� ��������������������

Page 44: Contrazione muscolare

� �� ��� ������ �������� ������ ��� �������� �� �������� ��������� ��� ���� ���������������� � �� �� �������� �� ������� ��� ����� ��! � ��������� ���� ��� ������� �����������������������������

Page 45: Contrazione muscolare

Tetano completo

� �������������������������������������������" ��������� ����� �����������������

�� ������������� ��� ���� ����� ���� ������������������������������� ������ ���������� ����� �� ����� ����� ������� ������� �� ������������� �������� ���������������������� ��������� ������� �� �� ���� ������

Page 46: Contrazione muscolare

AFFATICAMENTO MUSCOLARE

Page 47: Contrazione muscolare

Unità motoria: gruppo di fibreinnervate da un solo motoneurone

Unità motoria: è l’unità fondamen-tale della contrazione nel muscoloscheletrico

Fibre dello stesso tipo.

La contrazione di un’unità èun evento tutto o nulla.

��� ������� � ����� ��������� �� �� ���! ������� "���������) ������������������������������������������������������� ������������� ���! ���������-����������� ����� ����� 2 05 � ������ � �� � ���! ������������ ��������� ����� ����� ����� �� ������������ �� ����������� ���������� " �������� � �� �������� �������������� ���!�� ��� �������� �������� � ����� ����< ������������ ����� ����� ������ � -� ������������ ��������������������) �� ������� ����� ���� �������� ����������� ����������� �� �� � �� ���������� ��� ������� �������������-����������������� ���������������

Page 48: Contrazione muscolare

Muscolo : insiemedi unità motorie.

La tensione sviluppata da un muscolo è in relazione al numero e al tipo di unitàmotorie reclutate.

�������������-����������������������� ����� �������������� ���������������" ��������� �����������! ������� � ���������. �����������! ������������ ������������ ������������������ ������ ����! ��������������! ����������� ����! �������� ���������������������

Page 49: Contrazione muscolare

�� ������� ��������� ������ ���� ��������� ��������� �� �������� ���-� ��������� ������ ������������������ ���������� ; ��� ����������� ��� ������� ������ ������ ������������ " ������� �������; �������������������������������������������������� ������������

Il muscolo è incapace di generare una tensione sufficiente a spostare un carico. Il muscolo si contrae ma non si accorcia

Page 50: Contrazione muscolare

Nella contrazione, l’accorciamentodei sarcomeri è inizialmente controbilanciato dall’allungamentodei componenti elastici.

� ������-������������������������������������������������������� �������������������(

Page 51: Contrazione muscolare

In una contrazione isotonica il muscolo genera una tensione sufficiente a spostare il carico.

Page 52: Contrazione muscolare

Contrazione isometrica:il muscolo non si accorcia.I sarcomeri si accorciano, generando forza, ma glielementi elastici si allungono, così che la lunghezzaMuscolare resta costante

Contrazione isotonica:il muscolo si accorcia.I sarcomeri si accorciano ulteriormente, ma,Poiché gli elementi elastici sono già allungati,L’intero muscolo deve accorciarsi

Muscolo a riposo

Page 53: Contrazione muscolare

d1T = d2C

Il braccio è una leva di III genereT › C

Tensione

d1

Fulcro

Carico

d2

Page 54: Contrazione muscolare
Page 55: Contrazione muscolare

* 5 �A�7 �B�5 �A �C

C �B�17 5 D5 �B�2 5 �E�

Page 56: Contrazione muscolare