Concetti Chiave
- Le fibre muscolari si contraggono completamente se adeguatamente stimolate, ma la risposta del muscolo è graduale in base agli stimoli ricevuti.
- La contrazione muscolare è per lo più tetanica, grazie a stimoli nervosi rapidi che impediscono il completo rilassamento tra le contrazioni.
- L'ATP è la principale fonte di energia per la contrazione, ma le sue scorte sono limitate e devono essere rigenerate tramite diverse vie energetiche.
- Esistono contrazioni isotoniche, che causano movimento, e isometriche, che aumentano la tensione senza accorciare il muscolo.
- L'allenamento regolare previene l'atrofia muscolare e migliora l'efficienza e la resistenza, mentre l'esercizio di potenza aumenta la forza e la dimensione dei muscoli.
Contrazione muscolare e stimolazione
Le singole fibre muscolari, quando sono adeguatamente stimolate, si contraggono completamente; tuttavia il muscolo (che è un organo) risponde agli stimoli in misura differente, cioè dà risposte graduali.
Il calcio si lega a proteine regolatrici sui filamenti sottili determinando l’esposizione di siti di legame per la miosina, consentendo così l’attacco delle teste miosiniche dei filamenti spessi. Le teste legate si piegano facendo scorrere i filamenti sottili verso il centro del sarcomero, e si ha così la contrazione. L’ATP fornisce l’energia necessaria per il processo di scorrimento che continua finché sono presenti ioni calcio.
Forza e tetanicità della contrazione
La contrazione muscolare è per la maggior parte tetanica (uniforme e sostenuta) perché al muscolo arrivano stimoli nervosi in rapida successione e il muscolo non può rilassarsi completamente tra una contrazione e l’altra. La forza della contrazione muscolare è espressione del numero relativo di fibre muscolari che si contraggono (maggior numero di fibre = contrazione più forte).
Rigenerazione dell'ATP e fatica muscolare
L’ATP, la fonte immediata di energia per la contrazione muscolare, è accumulato nelle fibre muscolari in piccola quantità, che viene rapidamente esaurita. La rigenerazione dell’ATP avviene attraverso tre vie che sono, dalla più veloce alla più lenta, la reazione accoppiata del creatinfosfato e dell’ADP, la glicolisi anaerobia con formazione dell’acido lattico, la respirazione aerobia. Soltanto la respirazione aerobia richiede ossigeno.
Se l’attività muscolare è vigorosa e prolungata, si verifica fatica muscolare per l’accumulo di acido lattico nel muscolo e una diminuzione dell’apporto di energia (ATP). Dopo l’esercizio il debito di ossigeno viene compensato con respiri rapidi e profondi.
Tipi di contrazione e tono muscolare
La contrazione muscolare è isotonica (il muscolo si accorcia e si determina movimento) o isometrica (il muscolo non si accorcia, ma aumenta la sua tensione).
Il tono muscolare mantiene il muscolo sano e pronto a reagire. È dovuto a serie sfasate di stimoli nervosi che arrivano a fibre differenti all’interno del muscolo. Se si distrugge l’innervazione, il muscolo perde tono, si paralizza e diviene atrofico.
Atrofia e benefici dell'esercizio
I muscoli inattivi sono soggetti ad atrofia. I muscoli stimolati con esercizi di potenza a rispondere (quasi) oltre le loro capacità aumentano di dimensioni e di forza. I muscoli sottoposti a un regolare esercizio aerobico diventano più efficienti e più robusti e possono lavorare più a lungo senza affaticamento. L’esercizio aerobico giova anche agli altri apparati dell’organismo.
Domande da interrogazione
- Qual è il meccanismo alla base della contrazione muscolare?
- Come influisce la frequenza degli stimoli nervosi sulla forza della contrazione muscolare?
- Quali sono le conseguenze dell'inattività muscolare e i benefici dell'esercizio?
La contrazione muscolare avviene quando il calcio si lega a proteine sui filamenti sottili, esponendo siti di legame per la miosina. Le teste miosiniche si attaccano e, grazie all'energia fornita dall'ATP, i filamenti sottili scorrono verso il centro del sarcomero, causando la contrazione.
La forza della contrazione muscolare è influenzata dal numero di fibre muscolari che si contraggono. Stimoli nervosi in rapida successione portano a contrazioni tetaniche, dove il muscolo non si rilassa completamente, aumentando così la forza complessiva della contrazione.
L'inattività muscolare porta all'atrofia, mentre l'esercizio di potenza stimola i muscoli a crescere in dimensioni e forza. L'esercizio aerobico migliora l'efficienza muscolare e la resistenza, beneficiando anche altri apparati dell'organismo.
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