9bmuscolo

1. MUSCOLO

2. Un muscolo è un organo effettore che, se opportunamente stimolato da una terminazione nervosa è in grado di contrarsi e quindi di compiere un lavoro Il neurotrasmettitore liberato dal motoneurone è l ’ acetilcolina . L ’ acetilcolina si lega ai recettori nicotinici (recettori-canale) presenti sulla membrana delle fibrocellule muscolari, la cui apertura provoca un potenziale post-sinaptico eccitatorio ( potenziale di placca )

3. Un muscolo scheletrico e ’ costituito da tante fibre (o fibrocellule) muscolari disposte in parallelo. muscolo Fibrocellule muscolari Ciascuna fibra muscolare e ’ innervata da un motoneurone ( placca neuromuscolare ) assone placca motrice Ciascuna fibra (o fibrocellula) muscolare costituisce una unità cellulare

4. Una fibra o fibrocellula muscolare e ’ a sua volta costituita da tante miofibrille disposte in parallelo Sarcolemma Sarcoplasma Filamenti Miofibrille Nucleo Striature Qui viene mostrata una fibrocellula muscolare scheletrica con esposte le miofibrille costituite da filamenti intracellulari di actina e miosina. (x 600)

5. A loro volta le miofibrille sono organizzate in maniera modulare: i sarcomeri, costituiti da miofilamenti di actina e miosina sarcomero banda I banda I banda A linea Z filamento spesso (miosina) filamento sottile (actina) linea M sarcomero linee Z

6. Tropomiosina Complesso della Troponina G-actina Ultrastruttura dei miofilamenti Filamenti sottili (actina) 2 filamenti ad elica ( F-actina ) costituiti da unita ’ globulari in serie ( G-actina ) 2 filamenti di tropomiosina complessi globulari di troponina

7. Filamenti spessi (miosina) Ciascun filamento e ’ costituito da 2 catene polipeptidiche ad a -elica Ciascuna catena comprende: una coda ( meromiosina leggera ) una testa e un collo ( meromiosina pesante ) Piu ’ filamenti di miosina si aggregano a formare un fascio bipolare in cui le teste sono sfasate tra di loro di alcuni nm Molecola di miosina Filamento di miosina Teste della miosina testa coda Ultrastruttura dei miofilamenti

8. Durante la contrazione muscolare la miosina si lega all ’ actina reversibilmente sarcomero Disco Z Disco Z RILASSAMENTO CONTRAZIONE miosina actina Un ’ estremita ’ dei filamenti di actina e ’ ancorata al disco Z . I fasci di filamenti di miosina sono bipolari . Durante la contrazione i filamenti di actina e miosina scorrono gli uni sugli altri senza accorciarsi. Il movimento di scorrimento e ’ guidato dalle teste di miosina che si muovono verso l ’ estremita ’ ancorata al disco Z del filamento di actina adiacente.

9. Ruolo del Ca 2+ nella contrazione In assenza di Ca 2+ la t ropomiosina blocca i siti attivi sull ’ actina Quando il Ca 2+ si lega alla troponina: Il complesso della troponina cambia configurazione La troponina sposta la tropomiosina, esponendo i siti di binding dell ’ actina per la miosina L ’ actina e la miosina possono interagire testa tropomiosina miosina troponina sito di legame actina

10. 1) Fibra a riposo: la testa della miosina non è attaccata all ’ actina Ca 2+ 2) Legame della testa della miosina all ’ actina Rilascio di ADP e Pi 3) Scorrimento dei filamenti di miosina e actina ATP Legame di ATP 4) Rilascio della testa della miosina dall ’ actina Idrolisi dell ’ ATP 5) La testa della miosina ritorna al suo orientamento originale Ciclo della contrazione A riposo: miosina distaccata dall ’ actina (ADP+ P i ) Ca 2+ → la miosina si lega all ’ actina Rilascio di ADP+P i → scorrimento dei filamenti Legame di ATP → rilascio della miosiina Idrolisi dell ’ ATP → la miosina ritorna al suo orientamento originale

11. Ultrastruttura del muscolo scheletrico Sarcomero Miosina spessa Actina sottile Miofibrilla Banda I Banda A Banda I Nucleo Nucleo TT RS RS Triade

12. Da dove arriva il Ca 2+ ? Il reticolo sarcoplasmatico Tubulo a T Sarcolemma Filamento sottile Filamento spesso Triade Reticolo sarcoplasmatico Cisterna terminale

13. Tubuli a T Fibra muscolare Ruolo dei Tubuli Trasversi (Tubuli a T) La membrana dei tubuli a T contiene canali del Na + e K + necessari per propagare i PA in profondità nella fibra La membrana dei tubuli a T contiene inoltre proteine “sensori del voltaggio” che innescano il rilascio del Ca 2+ dal RS in risposta ad un PA Invaginazioni del sarcolemma Il lume è ripieno di liquido extracellulare

14. Ruolo del Reticolo Sarcoplasmatico Rete di cisterne intracellulari che immagazzinano e rilasciano Ca 2+ Tubulo a T RS Longitudinale RS Terminale (cisterna) Triade Ca 2+ Ca 2+

15. Il RS longitudinale contiene Ca 2+ -ATPasi che pompano Ca 2+ nel RS alla fine della contrazione Ruolo del Reticolo Sarcoplasmatico Rete di cisterne intracellulari che immagazzinano e rilasciano Ca 2+ Ca 2+ Ca 2+ Ca 2+ ATPasi

16. Il RS longitudinale contiene Ca 2+ -ATPasi che pompano Ca 2+ nel RS alla fine della contrazione Ruolo del Reticolo Sarcoplasmatico Rete di cisterne intracellulari che immagazzinano e rilasciano Ca 2+ Il RS terminale contiene un grosso complesso proteico denominato canale di rilascio del Ca 2+ o recettore per la ryanodina Ca 2+ Ca 2+ Ca 2+ ATPasi Canale per il rilascio del Ca 2+

17. Ca 2+ Ca 2+ Ca 2+ Ca 2+ Modello per il rilascio voltaggio-dipendente del Ca 2+ Vm Ca 2+ + + + + + - - - - Depolarizzata Ca 2+ + + + + + - - - - Sensore del volt. Canale di rilascio TT RS A riposo Ca 2+

18. Ca 2+ Ca 2+ + + + + + + + + + + + + Accoppiamento EC in Azione SR Tubulo a T Sarcolemma RyR1 DHPR Pompa del Ca 2+

19. Meccanismo di rilascio del Ca 2+ dal reticolo sarcoplasmatico

20. Schema riassuntivo

21. Accoppiamento Eccitamento-Contrazione (EC) nel Muscolo Scheletrico C’è un significativo ritardo tra l’eccitamento del muscolo (PA) e la contrazione (tensione) Tensione V m Ritardo

22. Controllo della forza di contrazione Scala dei tempi: Un PdA muscolare tipico dura 3-5 ms Una contrazione muscolare tipica dura 100 ms Se il tempo tra i PdA viene ridotto: La fibra muscolare non può essere completamente rilassata al momento del 2° stimolo La 2 a contrazione è più forte SOMMAZIONE

23. Tempo (ms) Tensione A) Scosse muscolari semplici Tempo (ms) Tensione B) Sommazione Il Tetano Muscolare

24. Tempo (ms) Tensione C) Sommazione che porta ad un tetano incompleto Tensione massima Il Tetano Muscolare

25. Tempo (ms) Tensione Tensione massima D) Sommazione che porta ad un tetano completo Fatica Scossa muscolare semplice Il Tetano Muscolare Il tetano muscolare consiste nella sommazione o fusione delle scosse muscolari semplici nelle singole fibre muscolari La sommazione e ’ resa possibile dalla breve durata del periodo di refrattarieta ’ rispetto alla durata della singola contazione della fibra muscoloare

26. Relazione lunghezza-tensione nella contrazione di un muscolo scheletrico Viene mostrata la tensione generata da un muscolo in relazione alla sua lunghezza a riposo prima dell ’ inizio della contrazione. Alla lunghezza ottimale c ’ è un maggior numero di ponti trasversali tra filamenti spessi e sottili e la fibra può generare il suo massimo di forza ( A ) La tensione sviluppata durante una scossa muscolare semplice è determinata dalla lunghezza del sarcomero

27. Metabolismo muscolare Il sangue porta nutrienti al muscolo , che li usa per fare ATP ( adenosina trifosfato )

28. glucosio Trasportato dal sangue Immagazzinato come glicogeno ATP è prodotto più velocemente dal glucosio che da altri substrati Le scorte di CHO possono esaurirsi Carboidrati (CHO)

29. trigliceridi glicerolo H H H H H H H H H H H H H H H ~C—C—C—C—C —C —C —C —C —C —C —C —C —C —C —COOH H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H ~C—C—C—C—C —C —C —C —C —C —C —C —C —C —C —COOH H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H ~C—C—C==C—C —C —C —C —C —C —C —C —C —C —C —COOH H H H H H H H H H H H H H H H Acidi grassi

30. Immagazzinati nel tess . a diposo e muscolo producono ATP più lentamente di CHO Scorte di acidi grassi non esauribili Acidi grassi

31. 1º ruolo è fornire a. acidi per sintesi proteica Forniscono 5 -15% di ATP Proteine

32. I muscoli hanno scarsa capacità di immagazzinare ATP 3 sistemi producono ATP aerobico – usato per durata anaerobico – usato per velocità “ immediato ” – usato per potenza Possono funzionare contemporaneamente Dipende da durata e intensità dell’esercizio

33. Potenza e capacità

34. Aerobico . Beta ossidazione acidi grassi i mpiega 2 -3 min per attivarsi Anaerobico . La glicolisi impiega ~5s per attivarsi Immediato . Produce ATP immediatamente

35. 30 -s Sprint

36. Fonti di energia Immediate ATPase ATP ADP + Pi creatine kinase PCr + ADP ATP + Cr adenylate kinase ADP + ADP ATP + AMP

37. Cambi in [ATP] e [ PCr ] durante sprint

38. Ingresso di Glucosio nel Muscolo Sangue [ glucosio ] >>> cytosol [ glucosio ] Entra via diffusione facilitata ( trasportatori ) Insulina stimola uptake Fosforilazione di glucosio (G-6-P) intrappola nel muscolo

39. glucosio ATP PFK 4 ATP piruvato lattato acetyl CoA mitochondria glicogenolisi sarcolemma sangue glicolisi ATP glicolisi

40. Glicogeno Glicogenolisi Regolata da f osforilasi Gluconeogenesi Regolata da glicogeno sintasi

41. glucosio ATP PFK mitochondria glicogeno sarcolemma sangue glicolisi + insulin + insulin Riposo - insulin glycogen synthase

42. glucose ATP ATP 4 ATP pyruvate Lactate + acetyl CoA mitochondria glicogeno sarcolemma blood glicolisi Esercizio fisico phosphorylase FT ST PFK

43. Catena respiratoria Metabolismo Aerobico Krebs ( proteine ) NADH FADH 2 O 2 H 2 O ADP + Pi ATP acetyl CoA 1. 2. 3. Sintesi ATP mitocondri Beta Ossidazione ( grassi ) Glicolisi ( carboidrati ) NAD FAD H + H +

44. Metabolismo lipidico 1. lipolisi  TG scissi ad acidi grassi ( FFA) 2. FFA trasportati almuscolo da albumina 3. FFA entrano nel muscolo e traslocano nei mitocondri 4. - ossidazione forma acetyl CoA 5. acetyl CoA entra nel ciclo di Krebs

45. Produzione di ATP

46. Misura dell’energia utilizzata Calorimetria indiretta cibo + O 2  CO 2 + H 2 O + energia (ATP) Velocità di utilizzo di O 2 = VO 2 VO 2 espresso in ( ml • kg -1 • min -1 ): mL of O 2 consumato per kg peso per min

47. Calorimetria indiretta

48. Substrati utilizzati CHO per esercizi intensi Grassi per esercizi di durata Dipende da intensità e durata dell’esercizio

49. glucose ATP ATP PFK 4 ATP pyruvate lactate acetyl CoA mitochondria glicogeno sarcolemma blood glicolisi Esercizio intenso : lattato phosphorylase +Ca 2+ , EPI, Pi, ADP +Ca 2+ , insulin +Pi, ADP, EPI ST

50. Ciclo di Cori  Fegato converte lattato in glucosio

51. Variazioni Metaboliche mmol •kg - 1