Un muscolo un organo effettore che se opportunamente

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 postsinaptico eccitatorio (potenziale di placca)

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

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

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

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

Ultrastruttura dei miofilamenti Filamenti spessi (miosina) Molecola di miosina testa coda Filamento di miosina Teste della 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

Durante la contrazione muscolare la miosina si lega all’actina reversibilmente sarcomero miosina Disco Z RILASSAMENTO actina CONTRAZIONE Disco Z 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.

Ruolo del Ca 2+ nella contrazione miosina testa tropomiosina troponina sito di legame actina In assenza di Ca 2+ la tropomiosina 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

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

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

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

Ruolo dei Tubuli Trasversi (Tubuli a T) • • Invaginazioni del sarcolemma Il lume è ripieno di liquido extracellulare 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 2+ dal RS in innescano il Fibra rilascio del Ca muscolare risposta ad un PA

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

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

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

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

Accoppiamento EC in Azione Sarcolemma Tubulo a T SR 2+ Ca DHPR + + + 2+ Ca Pompa del Ca 2+ Ry. R 1

Meccanismo di rilascio del Ca 2+ dal reticolo sarcoplasmatico

Schema riassuntivo

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

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

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

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

Il Tetano Muscolare D) Sommazione che porta ad un tetano completo Fatica Tensione massima Scossa muscolare semplice Tempo (ms) 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

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