Concetti Chiave
- Le teste miosiniche si legano ai filamenti sottili e generano tensione, causando lo scorrimento verso il centro del sarcomero e l'accorciamento della fibra muscolare.
- Il processo di contrazione è simile all'andatura di un centopiedi, con alcune teste miosiniche sempre a contatto con l'actina per evitare il ritorno indietro dei filamenti sottili.
- Il legame della miosina all'actina richiede ioni calcio, rilasciati dal reticolo sarcoplasmatico in risposta ai potenziali d'azione.
- Quando il potenziale d'azione termina, gli ioni calcio vengono riassorbiti, permettendo alla fibra muscolare di rilassarsi e ritornare alla lunghezza iniziale.
- Il ritorno alle condizioni di riposo della fibra muscolare coinvolge la diffusione degli ioni potassio e l'azione della pompa sodio-potassio per ripristinare l'equilibrio ionico.
La teoria dello scorrimento dei filamenti
Cosa fa scorrere i filamenti? Quando le fibre muscolari sono attivate dal sistema nervoso come è stato appena descritto, le teste miosiniche si legano in siti di legame presenti sui filamenti sottili, e ha inizio lo scorrimento. Ogni testa che funziona da ponte si lega e si stacca molte volte nel corso di una contrazione, generando una tensione che contribuisce e spingere i filamenti sottili verso il centro del sarcomero.
Poiché questo accade simultaneamente in tutti i sarcomeri della fibra muscolare, la fibra si accorcia.Questo progredire delle teste miosiniche lungo i filamenti sottili durante la contrazione muscolare è molto simile all’andatura di un centopiedi. Alcune teste miosiniche sono sempre a contatto con l’actina, cosicché i filamenti sottili non possono scivolare all’indietro mentre questo ciclo si ripete molte volte durante la contrazione. Si noti che durante la contrazione i miofilamenti non si accorciano, ma semplicemente scorrono gli uni sugli altri.
Il legame delle teste miosiniche all’actina richiede la presenza di ioni calcio (Ca2+). Da dove viene il calcio? Come è indicato nella figura 5.5b, i potenziali d’azione (frecce nere) passano in profondità entro la fibra muscolare. All’interno della fibra i potenziali d’azione stimolano il reticolo sarcoplasmatico a rilasciare ioni calcio nel citoplasma. Gli ioni calcio danno l’avvio al legame della miosina all’actina che dà inizio allo scorrimento dei filamenti. Quando il potenziale d’azione termina, gli ioni calcio sono immediatamente riassorbiti all’interno delle regioni di deposito del reticolo sarcoplasmatico, e la fibra muscolare si rilassa e ritorna alla sua lunghezza iniziale. Questa intera serie di eventi avviene in pochi millesimi di secondo.
Gli eventi che fanno tornare la fibra alle sue condizioni di riposo sono: (1) la diffusione degli ioni potassio (K+) fuori dalla fibra; (2) l’azione della pompa sodio-potassio, il meccanismo di trasporto attivo che riporta gli ioni sodio e potassio alla posizione iniziale.
Domande da interrogazione
- Cosa innesca lo scorrimento dei filamenti muscolari?
- Qual è il ruolo degli ioni calcio nella contrazione muscolare?
- Come ritorna la fibra muscolare alla sua lunghezza iniziale dopo la contrazione?
Lo scorrimento dei filamenti è innescato dall'attivazione delle fibre muscolari da parte del sistema nervoso, che permette alle teste miosiniche di legarsi ai filamenti sottili, iniziando il processo di contrazione.
Gli ioni calcio, rilasciati dal reticolo sarcoplasmatico, sono essenziali per il legame delle teste miosiniche all'actina, avviando così lo scorrimento dei filamenti.
La fibra muscolare ritorna alla sua lunghezza iniziale grazie alla riassorbimento degli ioni calcio nel reticolo sarcoplasmatico e alla diffusione degli ioni potassio fuori dalla fibra, supportata dall'azione della pompa sodio-potassio.
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