Fisiologia del muscolo

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Armando Fadda
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1 Fisiologia del muscolo

2 3 tipi di muscolo

3 Il muscolo scheletrico

4 Fibre muscolari (Microscopia Ottica)

5 Struttura dell apparato contrattile della fibra muscolare scheletrica Fibra muscolare Miofi brille (Microscopia Elettronica)

6 Il sarcomero

7 I miofilamenti Filamenti sottili: actina tropomiosina troponina Filamenti spessi: miosina

8 Proteine miofi brillari dell apparato contrattile Proteine contrattili (actina e miosina) Proteine regolatrici (tropomiosina e troponina) Proteine strutturali (actinina, desmina, titina, nebulina, miomesina e proteina c)

regolatrici (tropomiosina e troponina) Proteine

9 Proteine contrattili: miosina

10 tripsina papaina

13 Proteine contrattili: actina L actina è la maggiore componente del fi lamento sottile Actina G Actina F

14 Proteine regolatrici

15 Troponina formata da 3 subunità: TnC, TnI, TnT. TnC = lega agli ioni Ca2+ TnI = inibisce il sito di legame dell actina per la miosina TnT = si lega alla tropomiosina.

16 Muscolo in condizione di riposo: incremento della concentrazione intracitoplasmatica di calcio

17 Proteine strutturali (10% delle proteine miofi brillari): Componenti della linea Z Proteina C associata alle code della miosina

18 Proteine strutturali: Titina e nebulina

19 Dystrophin function: transmission of force to extracellular matrix DGC dystrophin dystroglycan ( and ) sarcoglycans (,,, ) syntrophins (, 1) dystrobrevins (, ) sarcospan laminin- 2 (merosin) (Some components of the dystrophin glycoprotein complex are relatively recent discoveries, so one cannot assume that all players are yet known.) Cohn and Campbell (2000) Muscle Nerve 23:

(Some components of the dystrophin glycoprotein complex are relatively recent discoveries, so

20 I tubuli trasversi ed il reticolo sarcoplasmatico I tubuli trasversi: trasversi permettono il propagarsi della depolarizzazizione dalla superfi cie verso l interno della cellula; contengono una proteina voltaggiodipendente (recettore diidropiridinico) diidropiridinico Il reticolo sarcoplasmatico (RS): (RS) costituisce il sito di immagazzinamento e di rilascio degli ioni Ca2+. Il RS presenta canali per la liberazione degli ioni Ca2+ (recettore per la rianodina) rianodina Gli ioni Ca2+ si accumulano nel RS mediante l azione della pompa Ca2+ATPasi (SERCA). Nel sistema sarcoplasmatico gli ioni Ca2+ si legano alla calsequestrina Numerosi mitocontri

costituisce il sito di immagazzinamento e di rilascio degli ioni Ca2+.

21 Trasmissione neuromuscolare Il legame dell ACh ai recettori nicotinici sulla cellula muscolare postsinaptica determina l apertura di canali permeabili sia agli Na+ che ai K+. Il fl usso di questi due ioni depolarizza la membrana e determina la comparsa del potenziale di placca La depolarizzazione generata dal potenziale di placca per generare il pda deve essere soprasoglia. In questo caso si ha l apertura dei canali Na+ V-dipendenti nelle zone circostanti della cellula muscolare Propagazione del pda sulla membrana

22 Eventi elettrici e meccanici RITARDO SINAPTICO Na+ K+

23 L accoppiamento eccitazionecontrazione nel muscolo scheletrico

24 (Trasmissione neuromuscolare) Fasi dell accoppiamento eccitazione-contrazione

25 Evoluzione degli eventi nell accoppiamento eccitazione-contrazione nel muscolo scheletrico Il potenziale d azione precede sempre l aumento della concentrazione intracellulare di ioni calcio che, a sua volta, precede sempre la contrazione

26 Teoria dello scorrimento: Ciclo dei ponti trasversi Colpo di forza In assenza di ATP arresto cicli = Rigor mortis

27 Scorrimento dei fi lamenti e accorciamento del sarcomero

28 Rilasciamento del muscolo scheletrico Si ha il rilasciamento quando il Ca2+ intracellulare torna ai valori basali (10-7 M). Le fasi del rilasciamento sono: -Ca2+ ricaptato dal RS per mezzo delle pompe -Siti actina vengono coperti dalla tromomiosina - Fine interazione tra actina e miosina

29 Contrazione isometrica e isotonica Contrazione isotonica = contrazione con accorciamento ma con tensione costante durante l accorciamento. Contrazione isometrica = senza accorciamento, ma con sviluppo di tensione. Contrazione isotonica: con precarico con postcarico Contrazione isometrica: con capi del muscolo fi ssati. con postcarico eccessivo

30 Meccanismi della contrazione muscolare I muscoli possono essere rappresentati da due elementi disposti in serie: - una componente contrattile - una componente elastica La componente elastica è costituita da strutture passive (tendini, titina, connettivo (perimisio, endomisio), ecc)

31 CONTRAZIONE ISOTONICA CON PRECARICO p p tensione La molla è distesa dal carico che non poggia su alcun supporto La tensione rimane invariata per tutto il tempo della contrazione tempo

32 CONTRAZIONE ISOTONICA CON POSTCARICO

33 Muscolo con postcarico: Contrazione isotonica con postcarico = tensione costante durante l accorciamento compie lavoro No lavoro Contrazione isometrica con postcarico = lunghezza constante

34 Contrazioni isotoniche Con precarico: il precarico determina un certo valore di tensione passiva. Questo valore viene mantenuto durante l accorciamento. Con postcarico:la tensione aumenta fi no a superare la forza rappresentata dal carico. In questa prima fase la contrazione è isometrica in quanto il carico non è ancora sollevato. Quando la tensione del muscolo supera la forza del carico si ha accorciamento senza alcuna ulteriore variazione di tensione. In sintesi: con precarico la contrazione è isotonica per tutta la sua durata. con postcarico è inizialmente isometrica poi isotonica

35 La tensione attiva che si sviluppa è proporzionale al numero di ponti trasversali che si formano e quindi al grado di sovrapposizione dei fi lamenti sottili e spessi. Tensione attiva massimale = Lo

36 Relazione lunghezza-tensione nel muscolo Contrazione isometrica: con capi del muscolo fi ssati. La tensione durante una contrazione isometrica nella quale il muscolo può sviluppare tensione partendo da una lunghezza prestabilita (precarico), precarico ma non può accorciarsi

38 Relazione forza-velocità Variazione della velocità di accorciamento in funzione della variazione della forza contro cui il muscolo deve contrarsi, cioè il postcarico La relazione forza-velocità è determinata lasciando che il muscolo si accorci. In questa situazione è la forza ad essere fi ssata e si ha quindi una contrazione di tipo isotonico La velocità dell accorciamento rifl ette la velocità alla quale si formano i ponti trasversali La velocità di accorciamento è massima (Vmax) quando il postcarico è zero e diminuisce all aumentare del postcarico La potenza è il prodotto della forza per la velocità. La massima potenza si sviluppa per un carico di circa il 30% della Tmax

39 Quale punto della curva corrisponde ad una contrazione isometrica? La massima velocità di Accorciamento in quale Condizione può variare?

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