Il tessuto muscolare e nervoso: funzioni e organizzazione nel corpo umano

Il tessuto muscolare

Il tessuto muscolare permette il movimento grazie allo scorrimento di filamenti formati da due tipi di proteine contrattili: · actina; · miosina.

Un muscolo scheletrico è costituito da fasci di fibre muscolari.

Anatomia del muscolo

Tendini Fasci di fibre muscolari Muscolo Tessuto connettivo Membrana plasmatica Nuclei Miofibrilla Singola fibra muscolare (cellula)

Ogni fibra muscolare è una cellula multinucleata che contiene numerose miofibrille, a loro volta formate da filamenti spessi di miosina e filamenti sottili di actina molto ordinati.

Struttura del sarcomero

Mitocondri Linea Z / Banda M Banda I I sarcomeri sono le unità di contrazione. Zona H Banda A Singolo sarcomero- Linea Z Filamento di actina 00000000 passa Filamento di miosina 00000 Titina Linea Z Banda M 3 um

Dove sono presenti solo filamenti di actina la miofibrilla appare chiara; dove vi sono sia filamenti di actina sia di miosina la miofibrilla assume un colore scuro.

Sarcomero Banda A Linea Z Zona H Banda I- Singola miofibrilla

Tipi di tessuto muscolare

Esistono tre tipologie di tessuto muscolare: · muscolo scheletrico striato; · muscolo liscio; · muscolo cardiaco.

Classificazione dei muscoli

Muscolo Filamenti Muscolo lisc Muscolo cardiaco 2

I tre tipi di tessuto muscolare

Tessuto muscolare liscio Tessuto muscolare cardiaco Tessuto muscolare scheletrico

Il muscolo striato

Miofibrille di muscolo striato 1 um

Il sarcomero

È l'unità contrattile della fibra muscolare. Nelle immagini è riassunto lo scorrimento di miosina e actina thin filament thick filament Z disc 1 2 3 4

Assemblaggio delle molecole di miosina

Zona nuda Teste di micsina 6

Il muscolo scheletrico

• contrazione potente e volontaria
• capacità di contrarsi spontaneamente
• cellule fuse in un'unica miofibrilla (una cellula con più nuclei)

Filamenti Vari nuclei in un unico citoplasma

Il muscolo liscio

• le cellule sono separate le une dalle altre
• sono specializzate in contrazioni continue, relativamente deboli, che impegnano la contrazione dell'intera massa muscolare
• la contrattilità è sotto controllo ormonale, del s.n. autonomo e di metaboliti locali
• Es. muscolatura liscia a tessuto connettivo singolo nucleo

Il muscolo cardiaco (miocardio)

• caratteristiche intermedie (contrazione potente e continua)
• ritmicità intrinseca
• capacità di contrarsi spontaneamente
• - cellule singole o uno o due nuclei

Fibra muscolare Striatura trasversale Capillare Disco intercalare Nucleo 16 1 (o 2) nucleo(i)

Il tessuto nervoso

• ricezione di stimoli provenienti dall'ambiente esterno ed interno
• analisi ed integrazione degli stessi
• produzione di risposte appropriate e coordinate negli organi effettori

. SNC sistema nervoso centrale (encefalo e midollo spinale) - SNP sistema nervoso periferico (nervi cranici e nervi spinali)

Componenti del sistema nervoso

1 Cervello 2 Cervelletto 3 Tronco encefalico 4 Midollo spinale ADD. Nervo ottico Chiasma ottico Sostanza perfo rata anteriore Tratto ottico Infun dibolo Corpo mammillare Nervo oculomotore Peduncolo cerebrale Nervo trocleare Nervo trigemino Ponte Nervo Nervo faciale abducente Nervo glossofaringeo Nervo vestibolococleare Nervo vago Nervo ipoglosso Nervo accessorio spinale Incrociamento piramidale. Radice anteriore C1 Disegno della faccia ventra- encefalico. E messa in rilie- nza dei nervi encefalici. (Da:

Organizzazione del sistema nervoso

L'encefalo e il midollo spinale costituiscono il sistema nervoso centrale umano (SNC) ... ... che comunica con le cellule e gli organi del corpo attraverso il sistema nervoso periferico (SNP). Nell'uomo il SN si divide in: sistema nervoso centrale (SNC): encefalo e midollo spinale. sistema nervoso periferico (SNP): nervi e gangli

Tipi di neuroni

Dendriti Dendriti Assone Corpo cellulare Corpo cellulare Assone Assone Unipolare Bipolare (retina) Pseudo-unipolare (ganglio della radice dorsale) Multipolare (motore) Dendriti Corpo cellulare Piramidale (ippocampo) Assone Purkinje (cerebello)

Le unità funzionali del sistema nervoso

I dendriti ricevono informazioni da altri neuroni nelle vicinanze. Il corpo cellulare contiene il nucleo e la maggior parte degli organuli cellulari. Il cono di emergenza integra le informazioni raccolte dai dendriti e avvia i potenziali d'azione. L'assone conduce i potenziali d'azione lontano dal corpo cellulare. Sinapsi I terminali assonici formano sinapsi con una cellula bersaglio. Le unità funzionali del sistema nervoso sono i neuroni. I neuroni sono cellule eccitabili costituite da: · un corpo cellulare; · più dendriti; · un assone.

Le cellule gliali

Cellule di Schwann produttrici di mielina Luogo e direzione della crescita mielinica Nodi di Ranvier Nucleo di una cellula di Schwann Assone Strati multipli di mielina isolano l'assone. Le cellule di Schwann proteggono l'assone con una guaina mielinica, che serve ad aumentare la velocità dell'impulso nervoso lungo l'assone.

Il potenziale di riposo

La capacità di condurre gli impulsi di un neurone è legata a due caratteristiche: · sono cellule polarizzate; . possiedono specifici canali ionici che permettono l'instaurarsi del potenziale di membrana (-60mV). Quando nell'assone non passa un impulso elettrico, il potenziale di membrana è definito potenziale di riposo.

Misurazione del potenziale di riposo

2. ... e collegato a un amplificatore tramite un filo. Assone 1. Un elettrodo, consistente in una pipetta con una punta adeguatamente acuminata, viene riempito con una soluzione capace di condurre elettricità ... Esterno dell'assone CC Interno dell'assone Membrana cellulare 4. Questa piccola differenza viene amplificata ... 3. Due elettrodi, uno all'interno e uno all'esterno dell'assone, registrano una differenza di voltaggio in un neurone non stimolato. 5. ... e mostrata sullo schermo di un oscilloscopio. Esterno dell'assone + + + + + + 0 Amplificatore Interno dell'assone -60 + + + + + + + + + Esterno dell'assone + + + mV Tempo 6. La differenza costante di -60 mV fra interno ed esterno è il potenziale di riposo.

La membrana del neurone

Il potenziale di riposo è determinato dalla differenza di ioni Na+ e K+ tra l'interno e l'esterno della membrana. Il potenziale di riposo della membrana di un neurone varia tra i -60 mV e i -70 mV.

Pompe e canali ionici

Pompa sodio-potassio (ATPasi) Esterno della cellula Na+ Pompa sodio-potassio K+ ATP ATP P ADP K+ Na+ Interno della cellula Canali Na+ - K+ Esterno della cellula Canali del Na+ Canale del K+ regolati da voltaggio Chiuso O O Interno della cellula Aperto La concentrazione degli ioni è regolata da: · canali del Na+ e del K+; · pompa sodio-potassio; · canali voltaggio-dipendenti. K+ C

Depolarizzazione e iperpolarizzazione

Potenziale di riposo Si apre solo il canale del K+ Esterno della cellula Na+ Canale del K+ Canale del Na+ voltaggio- dipendente Canale del K+ regolato chimicamente + + + + + + + + + + + . + + + + + + + 000 350 - + + ¥ Aperto Chiuso Chiuso Interno della cellula K+ Depolarizzazione Si apre il canale del Na+ voltaggio-dipendente Iperpolarizzazione Si apre il canale del K+ voltaggio-dipendente Potenziale di membrana (mV) Canale del K+ aperto Canale del Na+ aperto Più canali del K+ aperti 0 -30 Potenziale di riposo -60 -90 Tempo Na+ fluisce nella cellula e la depolarizza. Una quantità maggiore di K+ fluisce fuori dalla cellula e la iperpolarizza. Aperto Aperto Chiuso Aperto Aperto o Chiuso Depolarizzata Iperpolarizzata O + 20

Il potenziale d'azione

Schermo di un oscilloscopio Amplificatore Il picco del potenziale d'azione è una breve e improvvisa inversione del potenziale di membrana. Esterno dell'assone + + + + + + + + 50 + Potenziale di membrana (mV) 30 0 Il potenziale di membrana dipende sempre da quanti e quali canali sono aperti. Potenziale di riposo -40 Soglia -50 -- -60 -70 1 2 3 4 Contraccolpo Tempo Esterno della cellula O O O O O Canale del K+ Canali del K+ voltaggio-dipendenti Canali del Na+ voltaggio-dipendenti 1 Interno della cellula O 1. I canali del K+ aperti creano il potenziale di riposo. 2. Alcuni canali del Na+ si aprono, depolarizzando la cellula fino al livello di soglia. 3. Si aprono altri canali del Na* voltaggio-dipendenti, causando un rapido picco di depolarizzazione fino a circa +50 mV: si crea un potenziale d'azione. 4. I canali del Na+ si chiudono; si attivano i canali del K+ voltaggio-dipendenti ripolarizzando e anche iperpolarizzando la cellula. 5. Tutti i canali regolati si chiudono. La cellula torna al suo potenziale di riposo grazie alla pompa sodio-potassio. Si riaprono i canali del Na+. Interno dell'assone +++ + + + + + + + + + Esterno dell'assone

La propagazione continua /1

La propagazione dell'impulso nervoso è continua se si ha l'apertura dei canali Na+ e la membrana si depolarizza oltre il valore soglia. I potenziali d'azione si propagano lungo gli assoni non mielinizzati.

La propagazione continua /2

1. I canali del Na+ voltaggio-dipendenti si aprono in risposta allo stimolo elettrico e generano un potenziale d'azione. 2. Una corrente depolarizzante si propaga lungo l'assone. O O Tempo 1 Punto A Punto B 3. I canali del Na+ a monte si disattivano, rendendo la membrana refrattaria. 4. I canali del K+ voltaggio-dipendenti si aprono, iperpolarizzando l'assone, per poi richiudersi. Tempo 2 O Punto A Punto B 5. Mentre si propaga lungo l'assone, il potenziale d'azione stimola l'apertura di altri canali del Na+, propagandosi come una corrente auto- generantesi.

La propagazione saltatoria /1

La propagazione dell'impulso nervoso può anche essere saltatoria, ma avviene soltanto negli assoni mielinizzati dove il potenziale d'azione sembra saltare in corrispondenza dei nodi di Ranvier.

La propagazione saltatoria /2

Nodi di Ranvier Cellule di Schwann 1 2. La corrente che diffonde dal nodo a monte porta la membrana al nodo successivo al livello di soglia. O 1. I canali del Na+ si aprono, generando un potenziale d'azione. 4. Il potenziale d'azione salta rapidamente al nuovo nodo e ... 3. I canali del Na+ a monte si disattivano, rendendo la membrana refrattaria. I canali del K+ voltaggio-dipendenti si aprono, ripolarizzando l'assone. O O O H O O o O 5. ... continua così da nodo a nodo.

Le sinapsi

I neuroni comunicano a livello delle sinapsi. La cellula che manda il segnale è definita presinaptica, quella che riceve il segnale è detta postsinaptica. Le sinapsi possono essere: · chimiche, se il segnale passa attraverso un neurotrasmettitore; · elettriche, quando i neuroni sono connessi tra loro mediante giunzioni serrate.