CORSO PER TECNICO DI BASE

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1 CORSO PER TECNICO DI BASE Provincia di Rimini Tecnico Formatore: Davide Sartini Presentazioni di: Simona Conti PARTE GENERALE: AREA BIOLOGICA Struttura e funzioni organiche Bioenergetica

2 Struttura e Funzioni organiche

3 ATOMI Gli organismi viventi sono formati da circa 50 elementi più o meno presenti; al 98% da O, C, H, N, Ca e P MOLECOLE CELLULE TESSUTI Numerose molecole compongono il corpo umano, ma principalmente 5: lipidi, acqua, proteine, carboidrati e minerali Struttura base dell organismo vivente differenziata a seconda del tessuto che andrà a costituire: adipociti (t.adiposo), MIOCITI (t.muscolare), osteociti (t.osseo), condrociti (t.cartilagineo), fibrociti (t.connettivo) ecc. Insieme di cellule simili per forma, funzione e derivazione. ORGANI APPARATI e SISTEMI ORGANISMI Insieme di tessuti che svolgono funzioni tra loro integrate. Apparato: Insieme di organi, anche molto diversi tra loro, che lavorano insieme per raggiungere uno stesso fine. Sistema: strutture di natura, costituzione e funzione simili tra loro. ESSERE UMANO

4 LA CELLULA e organuli citoplasmatici Informazioni e DNA Sintesi proteica Digestione Mezzo acquoso Respirazione cellulare Isolante da ambiente esterno e scambi

5 TESSUTI Raggruppamento di cellule adibite alla stessa funzione. Le cellule di uno stesso tessuto hanno subito lo stesso processo differenziativo e hanno struttura e funzioni che permettono loro di cooperare per svolgere varie mansioni. EPITELIALI CONNETTIVI MUSCOLARI NERVOSO GHIANDOLARI DI RIVESTIMENTO SENSORIALI OSSEO CARTILAGINEO ADIPOSO SANGUE E LINFA LISCIO STRIATO CARDIACO STRIATO SCHELETRICO NEURONI GLIA

6 TESSUTO MUSCOLARE E il tessuto specializzato a compiere un lavoro, trasformando l'energia chimica in energia meccanica. Esistono tre tipi di muscolo: scheletrico, cardiaco e liscio. TESSUTO MUSCOLARE LISCIO Fa parte della parete di visceri e vasi. E formato da cellule allungate ed affusolate, provviste di miofilamenti, ma non organizzati in modo da formare striature. E innervato dal sistema nervoso autonomo e la sua contrazione è involontaria e lenta. TESSUTO MUSCOLARE STRIATO CARDIACO O MIOCARDIO. Il tessuto muscolare striato cardiaco ha struttura e funzionalità simili al muscolo scheletrico. Differenza fondamentale è che la sua contrazione è involontaria e determinata da cellule muscolari specializzate, le cellule del miocardio specifico, in grado di autogenerare gli impulsi che permettono la contrazione cardiaca. Il sistema nervoso ne regola solo il ritmo.

7 TESSUTO MUSCOLARE striato scheletrico LA CELLULA MUSCOLARE, MIOCITO o fibra muscolare La fibra muscolare è formata dall unione di numerose miofibrille. La principale caratteristica di queste cellule è la capacità di cambiare la propria forma, e cioè di accorciarsi ed allungarsi. Nel caso della cellula muscolare la membrana plasmatica prende il nome di sarcolemma, e il citoplasma di sarcoplasma. Questa cellula è inoltre caratterizzata da un elevato numero di mitocondri, adibiti alla funzione di respirazione, fondamentale per il suo compito.

8 Le miofibrille Le miofibrille costituenti la fibra muscolare, a loro volta sono caratteristiche poiché il loro citoplasma è riempito di actina e miosina, due proteine, dette miofilamenti, orientati in un unica direzione, parallela a quella dell asse maggiore della cellula. Nella cellula muscolare scheletrica questi miofilamenti seguono una caratteristica disposizione spaziale che da alla cellula il caratteristico aspetto striato. Unità fondamentale della fibra muscolare è il sarcomero. sarcomero

9 ORGANI Insieme di tessuti diversi tra loro che collaborano a svolgere un unica funzione. OSSA MUSCOLO CUORE POLMONE MILZA RENE CERVELLO OCCHIO ORECCHIO INTESTINO GENITALI PANCREAS STOMACO FEGATO VESCICA Ecc.

10 ORGANI: MUSCOLO Più fibre muscolari si uniscono, associate da tessuto connettivo, a formare il muscolo. Proprietà delle cellule muscolari: Ipertrofia: aumento del volume delle cellule Iperplasia: aumento del numero delle cellule Ipotrofia: diminuzione del volume delle cellule Atrofia: diminuzione della funzione (contrazione) muscolare

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12 ORGANI: OSSA

13 APPARATI E SISTEMI Apparato: Insieme di organi, anche molto diversi tra loro, che lavorano insieme per raggiungere uno stesso fine. Sistema: strutture di natura, costituzione e funzione simili tra loro. APPARATO TEGUMENTARIO APPARATO LOCOMOTORE o SISTEMA MUSCOLO- SCHELETRICO APPARATO CIRCOLATORIO APPARATO RESPIRATORIO APPARATO o SISTEMA DIGERENTE SISTEMA ENDOCRINO APPARATO URINARIO APPARATO GENITALE o SISTEMA RIPRODUTTIVO SISTEMA NERVOSO

14 APPARATO LOCOMOTORE E l insieme di ossa, articolazioni e muscoli scheletrici, che si uniscono a svolgere principalmente la funzione locomotoria, ma anche secondariamente di sostegno e protezione per organi interni. Capo osseo I tendine Ventre muscolare tendine Capo osseo II Contrazione muscolare Avvicinamento dei capi ossei grazie alla presenza dell articolazione Il muscolo è costituito dal ventre, che termina alle due estremità con i tendini, i quali inseriscono sui rispettivi capi ossei. Ogni muscolo passa a ponte su una o più articolazione, grazie alla quale la sua contrazione determina l avvicinamento dei capi ossei. L articolazione fornisce al sistema mobilità.

15 La contrazione muscolare I La contrazione muscolare, tranne che in particolari situazioni (riflessi spinali), è un fenomeno volontario. Il muscolo scheletrico è innervato dalle fibre nervose che hanno origine dai neuroni motori (motoneuroni) e che passando attraverso il midollo spinale arrivano al cervello deputato ad originare l impulso motorio. La fibra nervosa entra in rapporto con la fibra muscolare attraverso la placca motrice. L unità base della contrazione muscolare è l unità motoria, cioè la fibra nervosa e le, una o più, fibre muscolari che innerva. fibra nervosa cervello Midollo spinale motoneurone fibra nervosa placca motrice muscolo

16 La contrazione muscolare II La contrazione inizia quando l impulso nervoso arriva alla fibra muscolare e causa lo scorrimento dei filamenti spessi (miosina) su quelli sottili (actina). Questo comporta una riduzione della lunghezza dei singoli sarcomeri, che si traduce in una riduzione della lunghezza del ventre muscolare, con conseguente avvicinamento dei capi articolari da cui questo origina e su cui questo si inserisce.

17 Tipi di contrazione Isometrica: lunghezza costante, massima forza. Ottenuta mantenendo una posizione. Isotonica: lunghezza variabile, forza costante. E la classica contrazione. Si divide in: - concentrica: fase di accorciamento, forza attiva - eccentrica: fase di allungamento, forza resistiva Isocinetica: velocità costante, forza variabile. E ottenibile solo con speciali macchine.

18 ORGANI: IL CUORE Arterie: vasi che portano sangue dal cuore alla periferia Vene: vasi che portano il sangue dalla periferia al cuore Sangue Arterioso: è sangue ossigenato Sangue venoso: è sangue ricco di anidride carbonica Diastole: fase si riempimento Sistole: fase di svuotamento Arteria Aorta Arteria polmonare Vene polmonari (4, 2 x polmone) Atrio sinistro Vena cava superiore Atrio destro Valvola mitralica Valvola tricuspide Vena cava inferiore Ventricolo sinistro Ventricolo destro

19 Meccanica Cardiaca Fase I: vena cava superiore ed inferiore portano il sangue dalla periferia al cuore. Si riempie l atrio destro. Fase II: dall atrio destro il sangue attraverso la valvola tricuspide passa al ventricolo sinistro Fase III: dal ventricolo sinistro il sangue viene spinto attraverso l arteria polmonare ( che dopo poco si divide in due, una per ogni polmone) ai polmoni per ossigenarsi Fase IV: il sangue ossigenatosi nei polmoni torna al cuore (atrio sinistro) attraverso le 4 vene polmonari Fase V: dall atrio sinistro il sangue viene spinto al ventricolo sinistro attraverso la valvola mitralica Fase VI: il sangue viene espulso dal cuore ed inviato attraverso l arteria aorta a tutti gli organi periferici

20 APPARATO CIRCOLATORIO PICCOLO CIRCOLO o CIRCOLAZIONE POLMONARE: Sangue che dal cuore viene trasferito ai polmoni per scambiare anidride carbonica con ossigeno e di conseguenza ossigenarsi. GRANDE CIRCOLO o CIRCOLAZIONE SISTEMICA: Sangue che dal cuore viene trasferito a tutto l organismo ed in particolare ai suoi organi periferici, per cedere ossigeno da utilizzare per i processi cellulari, ed in cambio acquista anidride carbonica da smaltire a livello polmonare.

21 Bioenergetica

22 Le contrazioni muscolari per essere compiute hanno bisogno di energia, energia che viene fornita dagli alimenti. Gli alimenti, per essere utilizzati, devono essere demoliti da: Macromolecole o polimeri: Proteine Lipidi carboidrati a Micromolecole o monomeri: Amino acidi Acidi grassi monosaccaridi attraverso complesse reazioni. Proteine aminoacidi Lipidi acidi grassi Carboidrati monosaccardi

23 Metabolismo: complesso di reazioni chimiche mediante cui vengono trasformate continuamente le svariate molecole dell organismo. Anabolismo: fase di costruzione. Molecole complesse sono formate a partire dalle più semplici. E un processo che richiede consumo di energia sotto forma di ATP che viene trasformata in ADP, molecola meno energetica, con liberazione appunto di energia. Amino acidi, monosaccaridi e acidi grassi proteine, carboidrati e lipidi Catabolismo: fase di degradazione. Molecole complesse (polimeri) sono degradate a semplici, con liberazione di energia che viene immagazzinata nell organismo sotto forma di ATP, riformando questo a partire da ADP e fosfato inorganico. ADP + Pi ATP ATP ADP + Pi Carboidrati, grassi e proteine CO2 + H2O + altri

24 MOLECOLE COMPLESSE CATABOLISMO ATP ANABOLISMO MOLECOLE SEMPLICI

25 CARBOIDRATI danno energia di pronto impiego rappresentano la principale fonte di energia possono essere immagazzinati come glicogeno o convertiti in grassi VALORE ENERGETICO: 4 KCal/grammo GRASSI il loro impiego a fini energetici non è immediato, ma richiede una elaborazione chimica complessa possono essere immagazzinati come tessuto adiposo sottocutaneo o periviscerale vengono intaccati dopo circa 45 di esercizio VALORE ENERGETICO: 9 Kcal/grammo PROTEINE sono il materiale di costruzione dei tessuti, ma formano anche enzimi, catalizzatori ed altre molecole fondamentali nella vita dell organismo umano Vengono utilizzati a fini energetici in casi estremi, quando c è un eccesso di apporto proteico con la dieta, o quando l apporto glucidico e lipidico non sono sufficienti alla sopravvivenza VALORE ENERGETICO: 4 Kcal/grammo

26 Utilizzo dell ATP L ATP ottenuta dall ossidazione degli alimenti può essere usata dall organismo in tre modi e seconda delle esigenze: Per processi anabolici rigenerazione tessuti accrescimento ecc Stoccata come riserva energetica, in tessuto adiposo glicogeno Per produrre lavoro meccanico sotto forma di lavoro muscolare In ogni caso l ATP una volta ceduta energia, per uno qualsiasi di questi processi, torna ad essere ADP, molecola meno energetica, che deve essere nuovamente caricata Meccanismo energetico

27 Utilizzo dell ATP - muscolo Nel caso della contrazione muscolare, quando giunge lo stimolo alla contrazione stessa, innesca la reazione di scissione della molecola di ATP e l energia liberata consente la contrazione dell unità motoria.

28 Resintesi dell ATP Se paragoniamo l ATP ad una batteria ricaricabile deve quindi a questo punto essere ricaricata. carica scarica Tempo e modo per la ricarica

29 3 meccanismi di resintesi dell ATP ANAEROBICO ALATTACIDO Due avvengono in assenza di ossigeno ADP Pc ANAEROBICO LATTACIDO ATP Cr ADP Pi Glic ATP La Una in presenza di ossigeno AEROBICO ADP Pi Alimenti O2 ATP H2O+CO2

30 3 meccanismi di resintesi dell ATP AEROBICO ANAEROBICO LATTACIDO ANAEROBICO ALATTACIDO

31 Meccanismi di resintesi dell ATP: Substrati energetici utilizzati ANAEROBICO ALATTACIDO ATP ADP + P ANAEROBICO LATTACIDO C H O AEROBICO ACIDI GRASSI

32 Meccanismi di resintesi dell ATP: Fattori limitanti ANAEROBICO ALATTACIDO Presenza di fosfocreatina che ha un autonomia estremamente breve. ANAEROBICO LATTACIDO Tollerabilità al lattato, che in quanto residuo di scarto tossico, deve essere smaltito dall organismo. Il lattato si accumula prima nella cellula, poi nel sangue ed infine arriva al muscolo, abbassando la qualità della resa, fino a che giunto ad un livello di soglia inibisce la contrazione. AEROBICO Disponibilità dei substrati energetici ed elevato tempo di intervento dell ossigeno, pertanto per movimenti esplosivi non ha utilità. E influenzato inoltre dall efficienza cardio-respiratoria del soggetto, in quanto richiede un costante e sufficiente apporto di ossigeno.

33 Meccanismi di resintesi dell ATP: Tempi di utilizzo e interazione La Pcr dà al muscolo un autonomia di 6-8, se se ne utilizzano tutte le riserve si può arrivare a 30 max. La glicolisi fornisce una prestazione ottimale fino 45, dopodichè il rendimento decresce e dai 2 si raggiugono concentrazioni di lattato talmente elevate che non permettono il protrarsi dell es. L ossidazione aerobica permette sforzi pressochè infiniti, fino a che si hanno riserve energetiche. I tre sistemi sono in continua interazione, solo raramente e per brevissimi tempi uno solo è acceso e gli altri spenti.

34 Meccanismi di resintesi dell ATP: Potenza delle 3 vie La potenza sviluppata dalle 3 vie di rigenerazione dell ATP è inversamente proporzionale alla capacità delle stesse, per cui avremo: Capacità Potenza Anaerobico alattacido limitata Elevata Anaerobico lattacido media Media Aerobico elevata limitata L organismo è in grado di regolare l intervento muscolare ed energetico in modo da rispondere nella giusta misura e nella maniera più economica alle necessità.

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36 Tipi di fibre - tipi di metabolismo Tre tipi differenti di fibre nel tessuto muscolare scheletrico: FIBRE I lente (muscolo rosso) FIBRE II rapide (muscolo bianco) -IIA - IIB

37 Fibre di tipo I Metabolismo aerobico-ossidativo Ottima vascolarizzazione apporto di O2 e nutrienti Numerosi mitocondri alta capacità ossidativa Elevato contenuto di trigliceridi substrato Poco consumo di ATP Innervate da motoneuroni di piccolo calibro lenta conduzione del segnale Ottima resistenza all affaticamento e modesta velocità Contrazioni lente ed intensità sottomassimale, ma durature, es aerobici Maggior parte ATP da a.g. e glucosio plasmatico Sono rosse, perché essendo aerobiche richiedono elevate quantità di O2, portato dal sangue, e legato all emoglobina (rossa).

38 Fibre di tipo IIa Metabolismo aerobico-ossidativo Scarsamente irrorate dal sangue non hanno bisogno di molto ossigeno Numero limitato di mitocondri bassa capacità ossidativa Elevato contenuto di glicogeno e fosfocreatina substrati Elevato consumo di ATP Innervate da motoneuroni di grande calibro veloce conduzione del segnale Bassissima resistenza all affaticamento e elevata velocità Contrazioni veloci e potenti sostenute da disponibilità immediata di ATP es anaerobici: isometrici e massimali Maggior parte ATP dalle riserve di fosfocreatina, successivamente glicolisi anaerobica Prodotto finale: acido lattico Fibre di tipo IIb Hanno caratteristiche intermedie: buoni valori di forza e velocità di contrazione rendimento superiore al 75% anche dopo 2 minuti di sforzo massimale buona resistenza.

39 Le fibre nei muscoli Nell uomo tutti i muscoli contengono i diversi tipi di fibre MUSCOLO % FI % FIIa % FIIb Grande adduttore Grande gluteo Gran dorsale Bicipite brachiale Bicipite femorale Retto femorale Q.F. Retto addome Gran Pettorale Tricipite brachiale La tipologia dell allenamento è in grado di aumentare specificatamente l abbondanza di un tipo di fibra muscolare rispetto all altra. Il tipo di fibre utilizzate e quindi il tipo di metabolismo dipende dall intensità e dalla durata dello sforzo.

40 Consumo di ossigeno quando si inizia un es. fisico la frequenza respiratoria (n di atti respiratori al minuto) aumenta, e così anche il consumo di ossigeno, stabilizzandosi gradualmente la richiesta energetica aumenta invece istantaneamente si forma così un deficit di ossigeno

41 Consumo di ossigeno quando l esercizio termina la richiesta energetica cala bruscamente Il consumo di ossigeno diminuisce invece gradualmente si paga così il debito di ossigeno ricostituendo le riserva energetiche

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