Anatomia e fisiologia

SECONDO ESONERO

11/04 Lezione n.13 #I secondi messaggeri

I secondi messaggeri sono molecole che trasmettono i segnali ricevuti dai recettori sulla superficie cellulare al loro bersaglio all'interno della cellula. Questi

messaggeri sono fondamentali per la comunicazione cellulare e per la regolazione dei processi cellulari.

(ruolo cruciale nella comunicazione cellulare, permettendo ai segnali di essere trasmessi e amplificati all'interno della cellula)

Funzioni

-Trasduzione del segnale: I secondi messaggeri ricevono il segnale dal primo messaggero (solitamente un ormone o un neurotrasmettitore) e lo trasmettono

all'interno della cellula.

-Amplificazione del segnale: Un singolo secondo messaggero può attivare molteplici molecole bersaglio, amplificando così il segnale originale.

-Regolazione dei processi cellulari: I secondi messaggeri possono regolare una varietà di processi cellulari, tra cui la crescita, la divisione, la

differenziazione e l'apoptosi.

Sinapsi chimica a risposta lenta sistema secondi messaggeri

I recettori metabotropi sono tipicamente associati alla produzione di messaggeri secondari come AMP ciclico (cAMP), inositolo trifosfato (IP3) e

diacilglicerolo (DAG). Questi messaggeri secondari amplificano il segnale che è iniziato dal legame del neurotrasmettitore al recettore e portano a una

risposta più complessa e modulata all'interno della cellula

• il neurotrasmettitore (primo messaggero) si lega al recettore

• proteina G attivata

• attiva o inibisce l’enzima

• produce un secondo messaggero

• apre o chiude i canali ionici

• produce altre risposte cellulari

AMP ciclico

• Un ormone (il primo messaggero) si lega al suo recettore sulla superficie cellulare.

• Questo attiva una proteina G, che a sua volta attiva l'adenilato ciclasi.

• L'adenilato ciclasi converte l'ATP in cAMP (il secondo messaggero).

• Il cAMP attiva la proteina chinasi A (PKA).

• PKA può poi fosforilare altre proteine, regolando così i loro comportamenti e funzioni.

Ormone -> Recettore -> Proteina G -> Adenilato Ciclasi -> cAMP -> PKA -> Proteine bersaglio

Una molecola di messaggero porta alla fosforilazione di milioni di proteine (amplificazione del segnale)

IP₃

Il rilascio di calmodulina a partire dal IP₃ è essenziale per attivare eventi cellulari legati alla regolazione del calcio intracellulare e alla trasduzione del segnale

che influenzano molteplici funzioni cellulari come la contrazione muscolare, il metabolismo, la plasticità sinaptica e la regolazione del ciclo cellulare

Ca²⁺ (Ioni calcio)

• Può entrare nella cellula attraverso canali voltaggio-dipendenti.

• Può essere rilasciato da depositi intracellulari (reticolo endoplasmatico) per azione di IP₃.

• Aumenta il Ca²⁺ nel citosol.

• Il Ca²⁺ si lega a proteine regolatorie come:

→

• Calmodulina alterazione dell’attività di proteine.

→

• Altre proteine esocitosi, movimento.

29/04 - 06-05 - 13/05 Lezione n.14/15/16 #Muscoli

Tessuto Muscolare

Funzioni

• Generare movimento

• Generare forza →

• Generare calore (es. brividi muscolo scheletrico)

Tipi 1. Muscolo liscio

• Non striato

• Involontario

• Vari livelli di controllo (sistema nervoso autonomo, sistema endocrino, …)

2. Muscolo cardiaco

• Striato

• Involontario

• Vari livelli di controllo (sistema nervoso autonomo, sistema endocrino, …)

3. Muscolo scheletrico

• Striato

• Volontario

• Si contrae solo dopo uno stimolo da parte di un motoneurone

• Non è influenzato direttamente dagli ormoni

Struttura della fibra muscolare scheletrica

• Miofibrille: unità contrattili formate da sarcomeri, fasci di filamenti proteici

• Sarcomero: unità strutturale e funzionale della contrazione muscolare

Componenti del sarcomero

• Banda I: solo filamenti sottili (actina)

• Zona H: solo filamenti spessi (miosina)

• Linea M: filamenti spessi connessi da proteine accessorie

• Banda A: comprende tutta la lunghezza dei filamenti spessi

•. Disco Z: compreso tra due dischi Z

Strutture coinvolte nella contrazione

• Sarcolemma: membrana plasmatica della fibra muscolare; conduce il potenziale d’azione

• Tubuli T: estensione del sarcolemma verso l’interno della fibra; trasmettono il potenziale d’azione all’interno della fibra

• Reticolo sarcoplasmatico: avvolge le miofibrille; immagazzina e rilascia Ca²⁺

• Cisterne terminali: porzioni dilatate del reticolo, ricche di Ca²⁺

→

• Triade: 1 tubulo T + 2 cisterne terminali essenziale per il rilascio del Ca²⁺ e l’avvio della contrazione

•. Giunzione neuromuscolare: sinapsi tra un motoneurone e una fibra muscolare scheletrica. È composta da: terminale assonico, fessura sinaptica,

llllllllllllllllllplacca motrice ((zona specializzata del sarcolemma con recettori per l’ACh)

Concetto chiave del funzionamento:

1. Il potenziale d’azione arriva al tubulo T

2. Stimola le cisterne terminali del reticolo sarcoplasmatico

3. Viene rilasciato il Ca²⁺ →

4. Il calcio si lega alla troponina, permettendo il legame actina-miosina inizia la contrazione

Le proteine muscolari concorrono alla struttura del sarcomero:

-Proteine contrattili: actina (filamenti sottili) e miosina (filamenti spessi)

-Proteine regolatrici: troponina (si lega al calcio) e tropomiosina (calcio scopre i siti di legame sull’actina)

-Proteine strutturali: tinina (elasticità e stabilizzazione della miosina) e nebulina (allineamento dell'actina)

Teoria dello scorrimento dei filamenti →

• 1954: Huxley e Niedergerke la banda A rimane costante durante la contrazione

Ciclo di contrazione (cross-bridge cycle)

1. Stato di rigor →

• ADP si stacca dalla testa della miosina miosina in stato a bassa energia

• Actina e miosina rimangono strettamente legate

• Rigor mortis: dovuto all’eccesso di ioni calcio

2. Distacco della miosina dall’actina

• Nuova molecola di ATP si lega alla testa della miosina

→ →

• La testa cambia conformazione diminuisce l’affinità per l’actina distacco

3. Energizzazione della testa della miosina

→

• L’ATP viene idrolizzato energia immagazzinata nella miosina (stato ad alta energia)

• ADP + Pi rimangono legati al sito ATPasico

4. Aggancio della miosina all’actina

• In questo stato la miosina presenta un’elevata affinità per l’actina, la testa miosinica si lega all’actina

5. Colpo di forza (power stroke)

• Rilascio di Pi e ADP →

• La testa della miosina ruota verso il centro del sarcomero trascina il filamento sottile

Come avviene la contrazione?

1. Rilascio di acetilcolina (Ach) alla giunzione neuromuscolare —> sinapsi chimica

2. Si genera il potenziale di placca

• Potenziale di membrana nella fibra muscolare a seguito del rilascio di Ach

3. Il potenziale di placca induce un potenziale d’azione

4. Rilascio di Ca²⁺ →

5. Il calcio si lega alla troponina avvio del ciclo di contrazione

• Il Ca²⁺ è l’“interruttore molecolare” della contrazione ma il suo rilascio necessita di uno stimolo nervoso

• L’ATP è essenziale per il distacco della miosina e il ricaricamento del ciclo

• Il muscolo si rilassa solo quando il calcio viene riassorbito nel reticolo sarcoplasmatico.

Potenziale di membrana:

-neurone: parte da -70mV

-fibra muscolare: parte da -90mV —>rende la contrazione più regolabile (il potenziale deve essere molto intenso affinché avvenga la contrazione) (non

devono avvenire contrazioni troppo ravvicinate)

La tensione sviluppata da una fibra muscolare dipende:

• dalla lunghezza del sarcomero (inversamente proporzionale)

• è proporzionale al numero di ponti trasversali tra filamenti spessi (miosina) e filamenti sottili (actina).

Tipi di contrazione muscolare

(a) Contrazione isotonica

• Il muscolo si contrae e accorcia.

• La tensione sviluppata = forza richiesta per muovere il carico.

(b) Contrazione isometrica

• Il muscolo si contrae ma non si accorcia.

• La forza generata non sposta il carico.

Miogrammi e tetano muscolare

Il tetano muscolare è una contrazione continua , dovuta a stimolazioni ripetute e molto ravvicinate —> no rilassamento del muscolo tra un impulso e l’altro.

-scosse muscolari singole: il muscolo si rilascia completamente tra gli stimoli

-sommazione: gli stimoli ravvicinati non consentono al muscolo di rilasciarsi completamente.

In base al grado di sommazione della forza:

• Tetano incompleto: l’intervallo tra gli stimoli è abbastanza lungo da consentire un parziale rilasciamento muscolare

• Tetano completo, in cui la contrazione è continua e massima (tensione costante), senza alcun rilassamento.

Il tetano ha un’importanza fisiologica fondamentale: permette di generare contrazione forti e stabili (mantenere la postura, eseguire movimenti intensi,

sostenere attività prolungate)

Fatica muscolare

Condizione in cui il muscolo non riesce più a generare o mantenere tensione.

Affaticamento:

• Centrale, legato a una sensazione soggettiva di stanchezza e mancanza di volontà di continuare l’esercizio (atleti riescono a superarla con la

llllllllllllllllllmotivazione)

• Periferico, legato a problemi fisiologici —> incapacità di esecuzione (difetto dell’accoppiamento eccitazione contrazione, ridotto rilascio di Ca⁺⁺)

Classificazione delle fibre muscolari scheletriche

Muscolo oculare

• Raggiunge rapidamente il picco di tensione e si rilassa velocemente.

• Muscolo rapido, adatto a movimenti oculari veloci.

Gastrocnemio

• Genera forza per un periodo più lungo rispetto al muscolo oculare.

• Coinvolto in movimenti più potenti, ma meno rapidi.

Soleo

• Muscolo posturale: mantiene la posizione.

• Si contrae e si rilassa lentamente, ideale per attività di lunga durata.

Unità motoria

• Composta da un motoneurone e da un gruppo di fibre muscolari che esso innerva.

• Movimenti fini (es. occhi, dita): unità motorie con pochissime fibre (3–5).

• Movimenti grossolani (es. gastrocnemio): unità motorie con molte fibre (fino a 2000+).

Un singolo muscolo può contenere diverse unità motorie, ciascuna composta da un tipo diverso di fibre.

Forza di contrazione muscolare

• Dipende da:

• Tipo di unità motorie reclutate.

• Numero di unità motorie reclutate (maggiore il numero,