CONOSCERE IL CORPO UMANO: SISTEMA MUSCOLARE. DOCENTE: Prof. ssatozzi Carla CLASSE: 1G/Sport A.S

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1 DOCENTE: Prof. ssatozzi Carla CLASSE: 1G/Sport A.S

2 La muscolatura scheletrica è formata da più si 650 muscoli diversi che costituiscono oltre il 40% della massa corporea. I muscoli sono uniti alle ossa tramite i tendini. 2

3 Il SISTEMA MUSCOLARE è un insieme di tessuti che permette la locomozione del soggetto e lo scorrimento di sostanze organiche interne al corpo come sangue e cibo. Nell uomo il sistema muscolare è costituito da diverse tipologie di MUSCOLI: 3

4 MUSCOLI VOLONTARI (striati o scheletrici), di natura striata che sono deputati al movimento volontario e riflesso, sotto il controllo del sistema nervoso centrale e periferico. Sono legati alle ossa tramite tendini. MUSCOLI INVOLONTARI (lisci a contrazione involontaria), di natura liscia, il cui funzionamento è quasi sempre indipendente dalla volontà. Vengono detti anche muscoli viscerali perché si trovano a ricoprire gran parte delle pareti degli organi interni, come ad esempio nel tratto digestivo, nella vescica, nei dotti, nelle arterie, nelle vene, ecc. Fa eccezione il MUSCOLO CARDIACO, innervato dal sistema nervoso autonomo (detto anche miocardio), di natura involontaria ma di struttura striata. Molto resistente in grado di contrarsi continuamente. 4

5 Tessuto muscolare striato sezione trasversale Tessuto muscolare striato sezione longitudinale Giunzione muscolo-tendinea FIBRE MUSCOLARI STRIATE MULTINUCLEATE si contraggono in risposta a stimoli che provengono dai MOTONEURONI. Tessuto muscolare striato cardiaco sezione trasversale Tessuto muscolare striato cardiaco sezione longitudinale Tessuto muscolare striato cardiaco sezione longitudinale FIBRE MUSCOLARI STRIATE UNINUCLEATE Unico nucleo in posizione centrale Miocardiociti Tessuto muscolare liscio sezione longitudinale e trasversale Tessuto muscolare liscio sezione longitudinale CELLULE UNINUCLEATE Unico nucleo in posizione centrale senza particolari striature 5

6 Fascio di fibre muscolari striate 6

7 I sistemi: muscolare, articolare e cardiaco formano l apparato locomotore, di cui i muscoli sono la parte attiva. Dal punto di vista della funzione motoria è possibile distinguere muscoli deputati alla statica, in particolare i muscoli della parte posteriore del corpo, e deputati alla dinamica, rappresentati grossomodo dai muscoli della parte anteriore. Importantissima è la correlazione col SISTEMA NERVOSO, il quale partecipa alla contrazione muscolare. 7

8 FUNZIONI del MUSCOLO SCHELETRICO Produzione di movimento: le contrazioni del muscolo scheletrico muovono le singole parti del corpo o il corpo nel suo insieme. Mantenimento della postura: la posizione eretta o seduta, e tutti gli atteggiamenti del corpo quando si corre, cammina ecc.. sono mantenuti da una continua ma parziale contrazione di determinati muscoli scheletrici ( es. i muscoli antigravitari ). Produzione di calore: le cellule muscolari producono la maggior quantità di calore di tutto il corpo (metabolismo), essendo esse in grande quantità e in frequente attività. La contrazione dei muscoli scheletrici costituisce quindi un meccanismo molto importante nel mantenimento di una temperatura costante nel corpo ( omeostasi della 8 temperatura).

9 PROPRIETA DEL MUSCOLO Il MUSCOLO è costituito da cellule che sono organizzate e specializzate per contrarsi, dette fibre muscolari o fibrocellule che hanno le seguenti caratteristiche. ECCITABILITA : capacità di reagire agli stimoli provenienti dal sistema nervoso. CONTRATTILITA : capacità di contrarsi (accorciarsi) o distendersi (allungarsi) in risposta allo stimolo nervoso. ELASTICITA : capacità della fibrocellula di riprendere la forma e la lunghezza iniziale una volta cessato lo stimolo. TONICITA : capacità che ha la fibra muscolare di mantenere sempre, anche in stato di riposo, una certa tensione (tono muscolare). Il tono muscolare permette al muscolo di entrare in azione più velocemente di quanto farebbe se fosse completamente rilassato. La stazione eretta è mantenuta dal tono muscolare e dai muscoli antigravitazionali. 9

10 I MUSCOLI SCHELETRICI si collegano allo scheletro mediante cordoni molto resistenti di tessuto connettivo chiamati tendini. I muscoli lunghi e piatti (es addominali) sono collegati tramite lamine fibrose chiamate aponeurosi il muscolo striato scheletrico è costituito da due estremità (tendini) e una parte centrale (ventre). TENDINI VENTRE ORIGINE INSERZIONE APONEUROSI 10

11 I TENDINI sono strutture anatomiche interposte tra il muscolo e l osso composti da fasci di fibre di tessuto connettivo fibroso: molto resistente (resistenza alla trazione oltre 500 Kg.) poco elastico (allungamento massimo del 5% della sua lunghezza). Costituiscono la parte iniziale (origine) e finale (inserzione) di un muscolo La loro forma può essere diversa e strettamente dipendente non solo da quella del muscolo con cui interagiscono, ma anche dal tipo d azione che esso esercita. Nella zona di passaggio tra il muscolo e il tendine esiste un sistema recettivo che registra lo stato di tensione muscolo tendinea (apparato tendineo del Golgi) e lo trasmette al S.N.C. 11

12 Il VENTRE o CORPO MUSCOLARE è avvolto da uno strato esterno di tessuto connettivo l EPIMISIO, che lo rende compatto e ne definisce la forma, con tutte le fibre in esso contenuto a sua volta farà capo al tendine che si inserirà sull osso in un tessuto chiamato PERIOSTIO (inserzione distale o prossimale, a seconda della maggiore o minore vicinanza al tronco). Analizzando più a fondo l epimisio, troveremo le MIOFIBRILLE o FIBRE MUSCOLARI, raggruppate in fascicoli di circa 150 fibre ciascuno, con lunghezze differenti (muscolo sartorio cm 30), orientate in senso longitudinale; ciascun fascio di fibre è tenuto insieme da una guaina di tessuto connettivo chiamata PERIMISIO (questo tessuto è irrorato da numerosi capillari i quali trasportano l Ossigeno e il glucosio necessari al suo funzionamento). La membrana interposta tra fibra e fibra all interno del perimisio è detta ENDOMISIO, il quale è a diretto contatto con la membrana esterna della fibra muscolare il SARCOLEMMA. L insieme del perimisio e di tutti i suoi substrati, mediante l epimisio diviene infine corpo unico con il TENDINE, il quale convoglierebbe la complessiva azione contrattile al segmento osseo di propria competenza. Andiamo a conoscere le varie componenti nella rappresentazione sottostante: 12

13 Ciascuna fibra muscolare è costituita da una membrana esterna detta SARCOLEMMA che racchiude, immerse nel liquido citoplasmatico - SARCOPLASMA molte fibre più piccole dette MIOFIBRILLE. Il SARCOPLASMA contiene tutti gli elementi necessari al lavoro delle fibre muscolari, MITOCONDRI deputati alla liberazione di energia per le funzioni cellulari (ATP) RETICOLO SARCOPLASMATICO tramite le sue diramazioni permette la trasmissione degli impulsi nervosi alle fibre. Nel SARCOPLASMA sono immerse le MIOFIBRILLE formate da tanti sottilissimi filamenti proteici disposti regolarmente nello spazio. I filamenti proteici contrattili sono di 2 tipi. ACTINA (meno densa) e MIOSINA (più densa). Proprio dall alternarsi di questi 2 filamenti dipende la denominazione di MUSCOLO STRIATO. L unità contrattile della miofibrilla è detta SARCOMERO 13

14 EPIMISIO: strato di tessuto connettivo che rende il muscolo compatto definendone la forma FACILITA LO SCORRIMENTO FRA MUSCOLI ADIACENTI PERIMISIO: guaina di tessuto connettivo che avvolge ciascun fascio di fibre FASCIO di FIBRE ENDOMISIO MUSCOLO TOTALE FASCETTO SARCOLEMMA: membrana di rivestimento di ciascuna fibra muscolare ENDOMISIO: membrana interposta tra fibra e fibra SARCOPLASMA: MATRICE FLUIDA contiene tutti gli elementi necessari al lavoro delle fibre muscolari, MITOCONDRI deputati alla liberazione di energia per le funzioni cellulari (ATP) RETICOLO SARCOPLASMATICO tramite le sue diramazioni permette la trasmissione degli impulsi nervosi alle fibre. NUCLEO MIOFIBRILLA: immersa nel LIQUIDO CITOPLASMATICO FIBRA MUSCOLARE e/o MIOFIBRILLA: formata da tanti sottilissimi filamenti proteici contrattili di due tipi MIOSINA (proteina più densa), ACTINA (meno densa) 14

15 15

16 FASCICOLO MUSCOLARE FIBRE MUSCOLARI TESSUTO CONNETTIVO MUSCOLO BICIPITE MEMBRANA PLASMATICA RETICOLO SARCOPLASMATICO MIOFIBRILLE MIOFILAMENTI MITOCONDRI LINEA Z SARCOMERO 16

17 TENDINE CORPO o VENTRE PERIMISIO FIBRE MUSCOLARI PERIMISIO TENDINE 17

18 MECCANISMO di CONTRAZIONE MUSCOLARE Quando un muscolo viene sollecitato (impulso del SNC) si contrae, per riacquistare la lunghezza originaria, è necessaria l azione di un altro muscolo, capace di agire in senso opposto, detto antagonista. 18

19 La contrazione prevede una sequenza di interventi: Dal CERVELLO attraverso le cellule dell'area motoria, partono gli impulsi nervosi (fino a circa 50 al secondo ad una velocità da 12 a 120 metri al secondo) diretti alle corna anteriori del midollo spinale (motoneuroni alfa o scheletromotori), questi proseguono poi fino alla placca motrice o sinapsi neuromuscolare che è posta a contatto delle fibre muscolari interessate (Figura 1). 19

20 I muscoli scheletrici sono innervati da grosse fibre nervose, le cui origini sono i motoneuroni alfa, situati nelle corna anteriori del midollo spinale. Tali nervi di moto si portano al muscolo tramite i loro prolungamenti assonali (fibra nervosa), le cui ramificazioni terminali prendono ciascuna contatto con una singola fibra muscolare attraverso la placca neuromuscolare. Figura 1 MIDOLLO SPINALE VISTA DA DAVANTI CORNA POSTERIORI Motoneurone spinale Assone del motoneurone spinale CORNA ANTERIORI Fibra Muscolare Tratto terminale degli Assoni nervosi sulla Placca Neuromuscolare 20

21 All'arrivo dello stimolo nervoso la placca motrice o sinapsi neuromuscolare, libera acetilcolina che si riversa nello spazio microscopico tra la fibra nervosa e quella muscolare (spazio sinaptico) e va ad attivare i recettori specifici situati sulla fibra muscolare. Questa reazione provoca un flusso ionico particolare che modifica profondamente la situazione elettrica della fibra muscolare. (Fig. 2) 21

22 Figura 2 NUCLEO FIBRA MUSCOLARE FIBRA MOTRICE RAMO TERMINALE di un ASSONE MOTORIO GUAINA MIELINICA CELLULA di SCHWANN La FIBRA MOTRICE - RAMO TERMINALE di un ASSONE MOTORIO prende contatto con la fibra muscolare con una particolare struttura che termina con piccole vescicole. All arrivo dell impulso motorio (natura elettrica) le vescicole si rompono riversando riversando la sostanza chimica (ACETILCOLINA) in esse contenuta nella placca motrice. Tutto ciò provoca una reazione della membrana muscolare (TRASSMISSIONE dell IMPULSO) con successivo scorrimento dei filamenti di ACTINA e MIOSINA (contrazione muscolare) 22

23 Questa modificazione elettrica della fibra muscolare (potenziale d azione) provoca una serie di reazioni chimiche all interno della fibra muscolare che, utilizzando le fonti energetiche, fanno in modo che i microfilamenti di actina e miosina scorrano reciprocamente e quindi la fibra muscolare si contragga Subito dopo avvengono altre reazioni chimiche che riportano la fibra muscolare ad una condizione elettrica di riposo e quindi la fibra si rilascia. 23

24 STRUTTURA CELLULA NERVOSA 24

25 STRUTTURA DEL SARCOMERO (Unità funzionale e contrattile della miofibrilla) SARCOLEMMA MITOCONDRI MIOFILAMENTI BANDA H BANDA M MIOFIBRILLA RETICOLO SARCOPLASMATICO FILAMENTO DI MIOSINA FILAMENTO DI ACTINA Bande A: bande scure, all interno delle quali si osserva una zona più chiara (banda H) con una linea centrale (banda M) Bande I: bande chiare, tagliate da banda scura (linea Z) 25

26 TUBULI T RETICOLO SARCOPLASMATICO SARCOLEMMA MITOCONDRI NUCLEO FILAMENTO SPESSO - MIOSINA MIOFIBRILLA FILAMENTO SOTTILE - ACTINA Fibra (cellula) muscolare 26

27 STRUTTURA DELLA MIOFIBRILLA Actina filamento sottile Miosina filamento spesso 27

28 FILAMENTI SOTTILI ACTINA FILAMENTI SPESSI MIOSINA 28

29 La contrazione muscolare si spiega con la teoria di scorrimento dei filamenti di actina e miosina, all interno di un SARCOMERO (unità funzionale e contrattile della miofibrilla) quando un muscolo viene stimolato. I ponti di miosina si incurvano e i filamenti di actina scorrono lungo quelli di miosina. Questo provoca la contrazione dell intera miofibrilla e quindi, del sarcomero. Quando le miofibrille si contraggono, l intera fibra muscolare si accorcia e, con l accorciamento di un numero sufficiente di fibre, l intero muscolo si contrae 29

30 CONTRAZIONE MUSCOLARE Il funzionamento di questo raffinato dispositivo dipende dall'attività enzimatica della miosina che catalizza la reazione ATP ADP + P la quale cede energia, avendo energia a disposizione i filamenti di actina scorrono rispetto a quelli miosinici e per effetto di questo scorrimento, le strutture alle quali essi si trovano ancorati alle estremità opposte, si avvicinano. 30

31 SCORRIMENTO dei FILAMENTI di ACTINA e MIOSINA 1) La fibra è rilassata (actina e miosina sono staccate) 2) La contrazione è iniziata: si è formato il ponte trasverso 3) La testa della miosina si flette facendo scorrere i filamenti, una molecola di ATP fornisce l'energia per staccare il ponte 4) La testa della miosina si è riattaccata più avanti 31

32 La contrazione, anche di intensità massima, non vede mai impegnate tutte le miofibrille presenti in un muscolo. Ogni miofibrilla è programmata per reagire solo ad una determinata intensità di stimolo (soglia di stimolo). Se lo stimolo è più basso del limite di soglia la miofibrilla non reagisce. Solo con uno stimolo uguale o superiore al limite di soglia la fibra si contrae (legge del tutto o nulla). 32

33 Le fibre muscolari deputate ai movimenti fini e delicati (es. mani), sono innervate da un singolo motoneurone che contrae una singola fibra muscolare (1:1), mentre nei movimenti più grossolani un unico motoneurone può innervare fino a fibre muscolari (es. Quadricipite femorale). 33