È lo spostamento attivo (consumo di energia) da un luogo all altro. Comporta un dispendio di energia per vincere attrito e gravità

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1 IL MOVIMENTO

2 La locomozione È lo spostamento attivo (consumo di energia) da un luogo all altro Comporta un dispendio di energia per vincere attrito e gravità E dato dalla collaborazione di due apparati: quello scheletrico e quello muscolare

3 Struttura delle ossa lunghe Epifisi Cartilagine Osso spugnoso (contiene il midollo osseo rosso) Osso spugnoso Osso compatto Diafisi Cavità centrale della diafisi Midollo osseo giallo Epifisi Cartilagine Vasi sanguigni Tessuto connettivo fibroso

4 Scheletro e muscoli interagiscono per produrre il movimento Per produrre il movimento, i muscoli interagiscono mediante i tendini con le ossa, che funzionano come leve Un muscolo può soltanto contrarsi attivamente Il rilassamento successivo alla contrazione è un processo passivo

5 Coppie di muscoli antagonisti Applicano forze opposte alle stesse parti dello scheletro Permettono di muovere le parti del corpo e di riportarle attivamente alla posizione di partenza

6 Coppie di muscoli antagonisti: Braccio flesso Braccio teso Bicipite contratto Bicipite rilassato Tricipite rilassato Tendine Tricipite contratto

7 COME E FATTO IL TESSUTO MUSCOLARE

8 3 tipi di tessuti muscolari (Tessuto = insieme di cellule che svolgono funzioni simili) L unico volontario!

9 ognuno dei quali è costitutito da tre tipi di cellule muscolari diverse: B - C - A - 9

10 COME E FATTO IL MUSCOLO STRIATO SCHELETRICO

11 In ordine di grandezza: Muscolo 1- Miofibra: cellula muscolare 2- Miofibrille: fasci di miofilamenti 3- Miofilamenti: actina e miosina Fascio di fibre muscolari Miofibra = Singola fibra muscolare Membrana plasmatica Nuclei Miofibrilla Miofilamenti Banda Banda Banda chiara scura chiara Linea Z Sarcomero

12 Miofibre = Fibre muscolari Sono cellule allungate plurinucleate (dotate di molti nuclei) Contengono ognuna un fascio di miofibrille Miofibrille: Formate da proteine contrattili (Miofilamenti) Actina Miosina

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15 Ogni cellula muscolare ha il proprio apparato contrattile Sarcomeri: Sono le unità contrattili delle miofibrille e sono formati da due miofilamenti: Filamenti sottili: prevalentemente actina Filamenti spessi: miosina

16 Muscolo Fascio di fibre muscolari Singola fibra muscolare (una cellula) Nuclei Membrana plasmatica Miofibrilla Banda chiara Banda scura Banda chiara Linea Z Sarcomero Filamenti spessi (miosina) Filamenti sottili (actina) Linea Z Sarcomero Linea Z

17 Membrana plasmatica Miofibrilla Banda chiara Banda scura Banda chiara Linea Z Sarcomero Foto di un sarcomero al microscopio elettronico: Filamenti spessi (miosina) Filamenti sottili (actina) Linea Z Sarcomero Linea Z

18 Come sono fatte actina e miosina? Miosina Actina Linea Z 1 Actina Testa della miosina Miosina

19 Check Come è composto il muscolo scheletrico? Cos è un sarcomero? Da che cosa sono formate le bande scure e le bande chiare dei sarcomeri? Come sono fatte actina e miosina?

20 LA CONTRAZIONE MUSCOLARE Cosa succede al muscolo quando si contrae? Un muscolo si contrae quando nei sarcomeri i filamenti sottili scorrono lungo i filamenti spessi

21 Muscolo a riposo Z Sarcomero Banda scura Z Muscolo in contrazione Muscolo completamente contratto Sarcomero contratto

22 Le quattro fasi che provocano lo scorrimento dei filamenti

23 1. Legame tra ATP e teste della miosina, idrolisi (=scissione) dell ATP in ADP e fosfato (P) Miosina Actina Linea Z 1 Actina NB: serve ENERGIA! ATP Testa della miosina (configurazione a bassa energia) Miosina

24 2- Le teste si piegano nella configurazione ad alta energia (perpendicolari rispetto all actina) 1 Actina Miosina ATP Linea Z Testa della miosina (configurazione a bassa energia) Actina 2 Miosina ADP P Testa della miosina (configurazione ad alta energia)

25 3- Formazione del ponte crociato: legame tra le teste di miosina e i siti di legame sui filamenti di actina Actina 2 ADP P Testa della miosina (configurazione ad alta energia) 3 Actina ADP P Ponte crociato Miosina

26 4- Power stroke: ADP e fosfato vengono liberati, la testa della miosina torna alla configurazione a bassa energia e spinge la miosina verso il centro del sarcomero. 3 ADP P Ponte crociato ADP + P 4 Nuova posizione della linea Z Testa della miosina (configurazione a bassa energia)

27 Le quattro fasi dello scorrimento dei filamenti: 1. Legame tra ATP e teste della miosina, scissione dell ATP in ADP e fosfato 2. Le teste si piegano nella configurazione ad alta energia 3. Ponte crociato: Legame tra le teste di miosina e i siti di legame sui filamenti di miosina 4. Power stroke: ADP e fosfato vengono liberati, la testa della miosina torna alla configurazione a bassa energia e spinge la miosina verso il centro del sarcomero

28 1 Filamento sottile Filamento spesso ATP Actina Linea Z Testa della miosina (configurazione a bassa energia) 2 ADP P Testa della miosina (configurazione ad alta energia) 3 ADP P Ponte crociato ADP + P 4 Nuova posizione della linea Z Testa della miosina (configurazione a bassa energia)

29 LA REGOLAZIONE DELLA CONTRAZIONE MUSCOLARE

30 La contrazione del muscolo scheletrico volontario è controllata dal sistema nervoso somatico...dal cervello al muscolo Ma come?

31 attraverso i motoneuroni Trasportano i segnali emessi dal sistema nervoso per attivare la contrazione muscolare Nei muscoli della gamba un solo motoneurone innerva oltre un migliaio di fibre Nei muscoli che esprimono precisione un motoneurone controlla poche fibre

32 e le loro giunzioni neuromuscolari (o placche neuromotrici): Sono le sinapsi (=giunzioni) tra neuroni motori e fibre muscolari Ogni fibra muscolare scheletrica è raggiunta da una sinapsi Per trasmettere il segnale attraverso la sinapsi il motoneurone libera un neurotrasmettitore (acetilcolina)

33 Assone del motoneurone Terminale sinaptico Potenziale d azione Mitocondrio Tubulo T Reticolo endoplasmatico (RE) Miofibrilla Membrana plasmatica Sarcomero Ioni Ca 2+ liberati dal reticolo endoplasmatico

34 Fibra muscolare Giunzione nuromuscolare

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36 I motoneuroni stimolano il rilascio di Ca 2+ nella cellula muscolare, dando inizio alla contrazione del sarcomero Rilascio acetilcolina nella sinapsi Il reticolo endoplasmatico rilascia nel citoplasma ioni Ca 2+ Gli ioni Ca 2+ liberano i siti di legame per la miosina sulle fibre di actina Le teste della miosina possono legare l actina e la contrazione muscolare ha inizio

37 1. Come contraggo simultaneamente un muscolo formato da migliaia di fibre?? 2. Come viene modulata la forza della contrazione?

38 L unità motoria è formata da: 1. Un motoneurone Midollo spinale Unità Unità motoria 1 motoria 2 2. Il gruppo di fibre muscolari controllate dal motoneurone Permette: 1. La contrazoine simultanea di un muscolo Assone del motoneurone Terminali sinaptici Muscolo Nerve Nuclei Fibre muscolari (cellule) 2. La modulazione della forza della contrazione Tendine Osso

39 Check Come si accorcia un muscolo? Quali le 4 fasi della contrazione del sarcomero? Cos è una placca neuromotrice? Cos è e a cosa serve un unità motoria?

40 DUE TIPI DI FIBRE MUSCOLARI

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42 80% Tipo II 80% Tipo I

43 Fibre bianche e rosse F. Rosse (fibre I) F. Bianche (fibre II) Substrati utilizzati Ac. Grassi, glucosio Glucosio Prodotti finali CO 2 + H 2 0 Ac.Lattico Mitocondri Molti Pochi Dipendenza da ossigeno Alta Bassa Mioglobina (riserva O 2 ) Alta Bassa Irrorazione sanguigna Alta Bassa Fosfocreatina Bassa Elevata Contrazione Lenta Rapida/intensa Metabolismo Ossidativo Glicolitico Attività glicolitica Bassa Alta

44 L esercizio fisico può cambiare le proporzioni delle diverse fibre muscolari

45 Sport aerobici & anaerobici Esercizio aerobico: attività con intensità leggera/moderata che usa O 2 per la contrazione muscolare (es: corsa lenta, la marcia di buon passo, il nuoto prolungato, la bicicletta su percorso pianeggiante, la ciclette, ecc.) Esercizio anaerobico: attività con sforzi intensi e di breve durata con possibile formazione di acido lattico (es: squash, nel salto in lungo, nei 100 e 200 metri, ecc. ) Intensità dell esercizio Tipo di sport Metabolismo Battito cardiaco Respirazione Leggero Camminare Aerobico <120 Normale Moderato Correre Aerobico Si riesce a parlare Intenso Correre velocemente Aerobico/ Anaerobico 150 E difficile parlare

46 Sport aerobici Negli sport aerobici le fibre muscolari utilizzate sono soprattutto le cosiddette Fibre rosse che consumano il glicogeno (polimero del glucosio) trasportato dal sangue e derivanti dalla digestione dei glucidi (carboidrato). I glucidi sono i principi nutritivi da privilegiare nella dieta di chi pratica sport di durata. I glucidi nell azione della digestione diventano glucosio e poi trasformati a glicogeno nel fegato, e impiegato per i muscoli e l alimentazione del cervello. Siccome lo sforzo muscolare in generale, con gli sport aerobici soprattutto, si abbassano le riserve del glicogeno proveniente dal fegato, occorrerebbe un regime dietetico che consenta un aumento della riserva.

47 Sport anaerobici Negli sport anaerobici le fibre muscolari utilizzate sono le fibre bianche perché prive di emoglobina, esse usano come fonte energetica la fosfocreatina, ma anche glicogeno come combustibile ma trasformato per processo anaerobico nel muscolo in acido lattico. In questi sport il lavoro muscolare è massimo, ma piuttosto breve, con un consumo maggiore delle riserve energetiche. Negli sport di forza, di potenza, di scatto, è richiesto un fabbisogno proteico più che raddoppiato. Le proteine dovranno essere ad alto valore biologico e ricche di particolari aminoacidi per formare la creatina.

48 Percentuale del muscolo totale L esercizio fisico può cambiare le proporzioni delle diverse fibre muscolari Lente Intermedie Veloci (Tipo I) (Tipo IIa) (Tipo IIb) Velocista Individuo mediamente sedentario Individuo mediamente attivo Corridore sulla media distanza Marato- Atleta neta specialista in discipline di resistenza 48

49 L ipertrofia muscolare

50 Ipertrofia Muscolare: l aumento del volume del muscolo Il grado di ipertrofia muscolare ottenibile è determinato da diversi fattori, tra cui: " Caratteristiche genetiche dell individuo; " Intensità dello stimolo fisico; " Disponibilità di materie prime per la sintesi proteica (amminoacidi); " Livelli ormonali (androgeni);

51 Ipertrofia Muscolare: l aumento del volume del muscolo Le fibre muscolari non posso duplicarsi come le altre cellule. Quindi attuano due meccanismi possibili: 1. Ipertrofia delle fibre muscolari: aumento del volume delle cellule muscolari 2. Iperplasia delle fibre muscolari: aumento del numero delle cellule muscolari (?)

52 Cellule satelliti O staminali, proliferano in risposta alle sollecitazioni del training L esercizio intenso provoca ministrappi Le aree danneggiate attraggono le cellule satellite che si incorporano nel tessuto muscolare aumentando il numero di nuclei e producendo proteine

53 Ipertrofia Muscolare: Meccanismi (?)

54 Cellula satellite

55 Iperplasia muscolare Le teorie più accreditate, vorrebbero come responsabili dell iperplasia, le cellule satelliti, così definite per la loro posizione periferica rispetto alle principali cellule muscolari. Le cellule satelliti sono cellule muscolari parzialmente differenziate (miociti) ed ancora in grado di replicarsi, quando sottoposte ad uno stimolo idoneo. Durante un esercizio fisico intenso si assiste a microlesioni a carico di alcune fibre muscolari, con fuoriuscita di fattori di crescita, stimolanti la genesi di nuove cellule muscolari dalle cellule satelliti.

56 Cellula eucariote: Reticolo endoplasmatico ruvido Reticolo endoplasmatico liscio NUCLEO Involucro nucleare Cromatina Nucleolo Lisosoma Centriolo Perossisoma CITOSCHELETRO: Microtubuli Filamenti intermedi Microfilamenti Ribosomi Apparato di Golgi Membrana plasmatica Mitocondrio 56

57 Tropomiosina Actin siti di legame per gli ioni Ca 2+ Complesso di troponina Siti di legame per la miosina bloccati Ca 2+ Siti di legame per la miosina Siti di legame per la miosina liberi