Sistema Muscolare: Classificazione, Anatomia e Funzioni

SISTEMA MUSCOLARE

CLASSIFICAZIONE DEL MUSCOLO > tessuto altamente diversificato per anatomia e funzioni ma con molte similitudini per struttura e meccanismo di contrazione.

controllo anatomia istologia funzione volontario scheletrico Movimento corporeo striato cardiaco Flusso sanguigno involontario viscerale - liscio Motilità organi interni

MUSCOLO SCHELETRICO

è inserito sulle ossa e genera movimenti. Alcuni muscoli sono specializzati nel mantenimento a lungo termine della tensione senza affaticarsi, altri responsabili di movimenti rapidi e potenti ma si affaticano. Producono calore: sotto il controllo nervoso volontario, la contrazione è modulata dall'arrivo di un segnale proveniente del SNS. Appaiono striati.

MUSCOLO CARDIACO

è presente solo nel cuore: forza motrice per la circolazione del sangue. Le contrazioni sono involontarie (il battito cardiaco origina nel cuore stesso). Il SNA partecipa alla regolazione della velocità e forza di contrazione. Ha una struttura striata.MUSCOLO LISCIO > è presente a livello di organi interni, occhio, vasi sanguigni, muscoli pilomotori dei peli. Regolazione dell'ambiente interno (controllo movimento dei fluidi attraverso gli organi interni e lungo il sistema circolatorio). La contrazione è involontaria, può essere automatica, avvenire in risposta a stimoli nervosi del SNA o mediata da controlli ormonali. Non presenta striatura.

Muscolo scheletrico Muscolo cardiaco Muscolo liscio Striature- -Nuclei Fibra muscolare Tessuto connettivo Striature- -Ramificazione Disco intercalare - Nucleo -Nuclei Cellule muscolari

Funzioni del Tessuto Muscolare

Le funzioni sono: - generare forza, - generare movimento > faccio lavoro L = F x S - generare calore > utile per la regolazione: quando compiamo esercizio fisico i muscoli producono calore e noi, per evitare ipertermia, aumentiamo sudorazione. Quando invece abbiamo freddo, il nostro corpo mette in atto il brivido, che porta ad una contrazione non voluta dei muscoli dorsali.

Tutti i tipi di tessuto muscolare sono in grado di contrarsi sviluppando forza, la TENSIONE MUSCOLARE. Tale proprietà è dovuta alla presenza all'interno delle cellule muscolari di un apparato contrattile. La contrazione delle fibre muscolari consente di generare forza per produrre un movimento o per resistere al carico. La forza che si oppone alla contrazione è detta CARICO. La CONTRAZIONE è la produzione di tensione nel muscolo, ed è un processo attivo che richiede energia prodotta dall'idrolisi di ATP. Il RILASCIAMENTO è la diminuzione della tensione generata fino a livello di riposo. La contrazione delle fibre muscolari consente di generare forza per produrre un movimento o per resistere a un carico. La forza che si oppone alla contrazione è detta carico. Queste cellule possono perciò essere stimolate a contrarsi, sviluppare forza ed eventualmente accorciarsi, rilasciarsi. Inserendosi sui due capi ossei di un'articolazione, sostiene con la sua attività il movimento (permette di modificare la posizione stessa dell'articolazione tramite la contrazione e accorciamento) e la postura (permette che il corpo mantenga una posizione fissa nello spazio mantenendo l'articolazione ferma in una certa posizione).

(a) Flessione Il muscolo tricipite si rilascia I muscolo bicipite (flessore) si contrae (b) Estensione Il muscolo bicipite si rilascia Il muscolo tricipite (estensore) si contrae

MUSCOLO VOLONTARIO

si contrae solo se stimolato dai motoneuroni, contratti dai centri nervosi superiori coinvolti nella programmazione e nella esecuzione dell'attività motoria.

STRUTTURA DELLA FIBRA MUSCOLARE SCHELETRICA

La FIBRA MUSCOLARE è l'unità morfologica del muscolo scheletrico: si tratta di elementi cellulari polinucleati di forma allungata e affusolata all'estremità disposte parallelamente le une alle altre. Una fibra è formata da: · Sarcolemma > membrana della cellula muscolare · Sarcoplasma > citoplasma · Tubuli T -> invaginazioni del sarcolemma associati al RS > la loro membrana è in continuità con la membrana plasmatica della fibra muscolare: vi è comunicazione tra tubulo T e liquido extracellulare. Grazie ai tubuli T i PA passano rapidamente dalla superficie all'interno della fibra. . Reticolo sarcoplasmatico > forma modificata di reticolo endoplasmatico che avvolge ciascuna miofibrilla · Mitocondri · Miofibrille > fasci di proteine contrattili ed elastiche altamente organizzate e responsabili della contrazione. · Miofilamenti

Rappresentazione della Fibra Muscolare

RASTRUTTURA DELLA FIBRA MUSCOLARE Reticolo sarcoplasmatico Sarcolemma Mitocondri (b) Nucleo Filamento spesso Tubuli T Miofibrilla ODO 000 00 Filamento sottile Il tubulo T conduce i potenziali d'azione all'interno della fibra muscolare Filamento sottile Sarcolemma Filamento spesso 8000 6666 Triade Il reticolo sarcoplasmatico accumula Ca2+ Cisterna terminale Ca2+

Nel filamento spesso c'è MIOSINA; nel filamento sottile c'è ACTINA, rivolta la periferia. Importante è il RETICOLO SARCOPLASMATICO, una struttura grande con una grande quantità di calcio > deposito intracellulare di calcio, che serve per la contrazione. C'è poi la TRIADE e le CISTERNE TERMINALI, con invaginazione della membrana. Al centro della triade c'è invaginazione del SARCOLEMMA: triade = due cisterne terminali e una invaginazione al centro. L'unità di base è il SARCOMERO, con filamenti spessi e sottili: dal centro del sarcomero c'è linea mediana e si dipartono filamenti spessi, formati da miosina, dove c'è una parte rettilinea e alla fine una testa. > si tratta dello spazio compreso tra due dischi Z: sarcomeri si ripetono in serie per tutta la lunghezza della fibra.

• DISCHI Z > strutture proteiche a zig-zag che fungono da sito di attacco per i filamenti sottili. Un sarcomero è formato da 2 dischi Z e dai filamenti tra essi compresi.
• BANDE I > sono le più chiare, composte da filamenti sottili. Un disco Z attraversa a metà una banda I, quindi le 2 metà della banda I appartengono a 2 sarcomeri adiacenti.
• BANDE A > più scure, coprono l'intera lunghezza di un filamento spesso. Alle estremità esterne della banda i filamenti sottili e spessi si sovrappongono. Il centro è occupato dai filamenti spessi.
• ZONA H > regione centrale della banda A: è più chiara delle estremità perché occupata esclusivamente dai filamenti spessi.
• LINEA M -> al centro della zona H rappresenta il sito di attacco dei filamenti spessi. È l'equivalente dei dischi Z per i sottili: una banda A è divisa in 2 parti uguali da una linea M.

Dettaglio della Fibra Muscolare

ASTRUTTURA DELLA FIBRA MUSCOLARE Reticolo sarcoplasmatico Sarcolemma Mitocondri (b) Nucleo Filamento spesso Tubuli T. Miofibrilla 000 000 000 Filamento sottile Filamento di titina Filamento sottile (actina) Filamento spesso (miosina) (c) Banda A Sarcomero Disco Z Disco Z Miofibrilla Linea M Banda | Zona H - 2 3 4 Reticolo di filamenti sottili Reticolo di filamenti spessi e sottili Centro del sarcomero Reticolo di filamenti spessi Banda I (sovrapposizione nella banda A) Zona H Titina Disco Z Disco Z Linea M Linea M Filamenti spessi Filamento sottile Titina (e) S Troponina Nebulina Testa della miosina Regione cardine Coda della miosina Tropomiosina Molecola di G-actina Molecola di miosina Catena di actina Zona H

Ad un certo punto c'è sovrapposizione di filamento spesso con sottile, con actina > i sottili sono attaccati a dischi Z terminali: quando filamento spesso trascina sottili, i dischi Z vengono trascinati verso il centro. 1 filamento spesso è circondato da 6 sottili; 1 sottile è circondato 3 spessi. La lunghezza a riposo è di circa 2,5 micron: la lunghezza quindi varia!

MIOFIBRILLE

• PROTEINE CONTRATTILI -> miosina e actina
• PROTEINE REGOLATORIE -> troponina e tropomiosina
• PROTEINE ACCESSORIE GIGANTI -> titina e nebulina

MIOSINA

Circa 250 molecole di miosina si uniscono a formare filamento spesso: hanno due siti nella testa, uno che lega actina e uno che serve per legare ATP. È composta da 2 catena proteiche leggere e 1 pesante, intrecciate a formare una CODA e 2 TESTE globose S1. La regione cardine S2, elastica, permette alla testa di ruotare intorno al punto di attacco. Le catene pesanti della molecola sono organizzate in 3 regioni: testa, collo, coda. Le catene leggere, invece, avvolgono la regione inferiore del collo delle teste e aggiungono rigidità al cardine.

Sarcomero Semibanda I Banda A Semibanda I Zona H Linea M Linea Z Linea Z L Banda Banda A -+ Sarcomero

Si tratta del motore di un muscolo, che genera movimento: le diverse isoforme della miosina differenziano i tipi di muscolo e caratterizzano la velocità di contrazione.

Molecola di Miosina

Molecola di miosina Porzione della testa 0000000000000000/0000009 Meromiosina leggera iS2 1 $1 S. Meromiosina pesante K Sito di legame per l'actina Meromiosina in soluzione Sito di legame per FATP S2 Zona centrale liscia Dimero funzionale Filamento di miosina

ACTINA

L'actina è in forma monomerica G-actina mentre quando si riunisce in filamenti e F-actina: queste formano il filamento sottile. I filamenti spessi e sottili si connettono mediante PONTI TRASVERSI costituiti dalle teste di miosina che legano i filamenti di actina. Ciascuna G-actina ha un sito di legame per la miosina e ciascuna testa di miosina ha un sito di legame per l'actina e uno per l'ATP > il ponte si forma quando la testa di miosina si lega al sito dell'actina. I ponti possono avere 2 energie di legame diverse: - più bassa nel muscolo a riposo - più alta durante la contrazione Si tratta della molecola che forma i filamenti sottili delle fibre muscolari.

Tropomiosina e Troponina

Tropomiosina + Troponina Tn-I Tn-T Tn-C Monomeri di G actina Complesso di proteine regolatorie Filamenti di F actina + Disco Z Filamento funzionante di actina

TROPONINA

proteina globulare. - La C lega il Ca++: quando è libero nel citoplasma - La T lega la tropomiosina - La I ha funzione inibitoria

TROPOMIOSINA

proteina allungata che si distende su 7 molecole di actina: filamento sottile di actina su cui si distende la tropomiosina. NB! Il complesso troponina-tropomiosina regola la contrazione del muscolo scheletrico. - Il posizionamento on/off della tropomiosina dipende dalla troponina: quando, in risposta al segnale del calcio, inizia la contrazione, una proteina del complesso troponinico, la TROPONINA C, si lega irreversibilmente al calcio; - il legame calcio-troponina sposta la molecola di tropomiosina liberando il sito per l'actina; - questa posizione "on" della tropomiosina permette alle teste di miosina di formare ponti trasversali molto forti;