Appunti Fisiologia Marina 2

MOVIMENTO

Il movimento degli animali marini avviene in un ambiente con caratteristiche molto diverse da quelle dell'aria. I movimenti avvengono grazie alla contrazione di muscoli scheletrici. Le fibre muscolari sono innervate da motoneuroni, localizzati nel midollo spinale, precisamente nelle corna ventrali, da cui escono tramite le radici spinali e gli assoni vanno a contattare le fibre muscolari. Sono controllati nella loro attività da riflessi locali o da messaggi che originano dalla corteccia motoria. L'attività dei motoneuroni può essere regolata da neuroni sensoriali che attraverso interneuroni arrivano al motoneurone stesso. Ciascun motoneurone può innervare più fibre ma una fibra può essere innervata da un solo motoneurone. L'unità motoria è definita come un motoneurone e tutte le fibre muscolari da esso contattate. I muscoli scheletrici sono costituiti da miriadi di fibre muscolari di diametro variabile. Ognifibramuscolare contiene migliaia di miofibrille. Ogni miofibrilla contiene filamenti di miosina affiancati dal doppio di filamenti di actina. I filamenti spessi, costituiti da miosina, presentano una parte filamentosa e una parte globulare. Su questa impalcatura centrale di miosina si innestano filamenti sottili di actina. I filamenti sono tra loro interdigitati e ne risulta un’alternanza di strie chiare e scure. Quelle chiare risultano costituite unicamente da filamenti di actina e sono dette bande I, isotrope alla luce polarizzata. Le strie scure invece sono costituite da miosina e le estremità dei filamenti di actina, sono dette bande A, anisotrope alla luce polarizzata. I filamenti di actina si attaccano con un capo alla linea Z e la porzione compresa tra due successive linee Z è una sub-unità detta sarcomero. Il reticolo endoplasmatico, indicato come reticolo sarcoplasmatico nei muscoli, possiede una speciale organizzazione, importante per la contrazione muscolare.

Il reticolo è costituito da tubuli longitudinali che decorrono paralleli alle miofibrille. Si può notare che ogni tubulo all'estremità presenta delle dilatazioni dette cisterne.

A livello delle sinapsi, l'assone del motoneurone contatta la fibra del muscolo. Dalla parte presinaptica abbiamo presenza di mitocondri e un numero di vescicole contenenti il neurotrasmettitore, sintetizzato tramite l'energia prodotta dai mitocondri.

Ci sono delle zone chiamate zone attive dove avviene l'esocitosi. Il neurotrasmettitore è l'acetilcolina, che va ad interagire con i recettori espressi sulla membrana delle fibre muscolari. La terminazione nervosa attua con la fibra muscolare una giunzione detta placca motrice. Ogni volta che un impulso nervoso raggiunge la giunzione, 200-300 vescicole di acetilcolina vengono svuotate negli spazi sinaptici. Il brevissimo tempo nel quale l'acetilcolina resta a contatto con la membrana muscolare è sufficiente per

eccitare la fibra muscolare e la rapida rimozione dell'acetilcolina stessa da parte della colinesterasi, impedisce la ri-eccitazione. L'acetilcolina agisce sulla membrana muscolare rendendola permeabile agli ioni sodio che possono quindi entrare e il potenziale di membrana nella zona della placca motrice aumenta determinando il potenziale locale detto potenziale di placca, responsabile poi del potenziale d'azione a livello della membrana della fibra muscolare. Ogni fibra muscolare possiede anche un sistema tubulare costituito da tubuli trasversali (tubuli T) che decorrono invece perpendicolarmente alle miofibrille. Quando un potenziale d'azione diffonde lungo la membrana della fibra muscolare, correnti elettriche sotto forma di PA si propagano all'interno della fibra attraverso i tubuli T. Associati ai tubuli T ci sono i reticoli sarcoplasmatici, che sono a contatto. La depolarizzazione portata dai PA porta all'apertura dei recettori DHP, entra il Ca e nellostessa sequenza di eventi si ripete in modo ciclico, permettendo il movimento dei filamenti di actina e miosina e quindi la contrazione muscolare.successiva idrolisi dell'ATP permette un nuovo stiramento delle teste di miosina che a quel punto sono legate di nuovo debolmente con l'actina. In questa conformazione il ciclo può ricominciare. Se il calcio viene riportato nel reticolo sarcoplasmatico, il muscolo si rilassa. Se il calcio resta disponibile, il ciclo si ripete e il muscolo si contrae di nuovo. MOVIMENTO IN AMBIENTE MARINO

Gli animali che si muovono in ambiente marino devono confrontarsi con due tipi di resistenza:

• Viscosità: resistenza offerta dall'acqua contro il movimento di un oggetto
• Resistenza inerziale: resistenza dovuta alle differenze di pressione causate dallo spostamento dell'acqua.

Per muoversi in maniera efficiente, gli animali hanno sviluppato diverse strategie. Una caratteristica importante è l'idrodinamicità, la forma del corpo deve offrire la minima resistenza all'acqua. Ci sono anche strategie per migliorare il galleggiamento e la stabilità.

utilizzando le pinne laterali. La forma del corpo dei cefalopodi, come il polpo e il calamaro, è adattata per il nuoto veloce e agile. Hanno un corpo allungato e muscoloso, con pinne sottili e flessibili che consentono loro di cambiare rapidamente direzione e velocità. Inoltre, hanno una pelle liscia e idrodinamica che riduce la resistenza dell'acqua durante il nuoto. STRATEGIE DI NUOTO - PESCI I pesci utilizzano diverse strategie di nuoto in base al loro ambiente e al loro stile di vita. Alcuni pesci nuotano in modo lento e costante utilizzando movimenti ondulatori delle pinne, come ad esempio il pesce pagliaccio. Altri pesci, come il tonno e lo squalo, sono nuotatori veloci e utilizzano movimenti potenti delle pinne per spingersi attraverso l'acqua. La forma del corpo dei pesci è un fattore importante per la loro capacità di nuotare. I pesci con corpi fusiformi, come il tonno, hanno una forma allungata e affusolata che riduce la resistenza dell'acqua e consente loro di nuotare velocemente. Al contrario, i pesci con corpi compressi lateralmente, come il pesce palla, hanno una forma più arrotondata che li rende meno efficienti nel nuoto veloce, ma più agili nei movimenti laterali. In conclusione, sia i cefalopodi che i pesci hanno sviluppato adattamenti specifici per il nuoto, come la forma del corpo, le pinne e la superficie del corpo. Questi adattamenti consentono loro di muoversi agilmente nell'acqua e di ridurre la resistenza durante il nuoto.utilizzando il tag p:

utilizzando lapropulsione a reazione. Sono caratterizzati da questo grande mantello muscolare, la cui attività ècontrollata da due assoni giganti, per generare movimenti di propulsione. Il mantello si riempieattraverso delle aperture e grazie a stimoli nervosi la muscolatura del mantello si contrae e l’acquaacquisita viene espulsa attraverso un sifone che spinge l’animale.

Questo meccanismo avviene grazie all’anatomia interna del cefalopode. Intorno al mantello c’èun’apertura chiamata collare; quando il mantello si apre, il volume interno aumenta, si genera unrisucchio di acqua verso l’interno. Nella fase successiva, la muscolatura del mantello si contrae, siinverte il gradiente pressorio e l’acqua viene espulsa esce dal sifone.

Un mantello che si apre e si chiude aumenta laresistenza dell’acqua e si perderebbel’idrodinamicità. Il calamaro ha trovato un modo pervariare il volume interno della camera

senza variare il volume esterno. Questo avviene perché la muscolatura della parete del mantello è composta da diversi tipi di muscoli, precisamente da fibre muscolari orientate in modo diverso. Ci sono muscoli circolari e radiali. I circolari sono in 3 strati: interno, centrale e esterno. La contrazione dei muscoli circolari porterebbe ad una riduzione del volume mentre una contrazione dei muscoli radiali porterebbe ad un assottigliamento della parete. Durante la fase di aspirazione dell'acqua, si contraggono solo i muscoli radiali in modo che la parete si assottigli, aumentando il volume interno. Per espellere l'acqua si rilassano i muscoli radiali e poi si contraggono solo i circolari interni così diminuisce il diametro ma solo della cavità interna, con la costanza della forma esterna. Sempre nei cefalopodi, nel mollusco Megalocronchia, il flusso di acqua è mantenuto dalla contrazione della parete celomatica. Tra i cefalopodi ci sono degli animali.

Dotati di tentacoli. Sono costituiti da tre tipi di muscolatura: longitudinale, trasversale e elicoidale; ogni tentacolo può fare una serie di movimenti pressoché infinita. Il volume dei tentacoli rimane costante nonostante possa muoversi in molte maniere e assumendo molte forme e posizioni. Può operare quindi una serie di funzioni, dalla manipolazione all'alimentazione. Ci sono 50^6 fibre in un tentacolo ma ci sono poche connessioni con il cervello. Ogni tentacolo lavora quindi quasi indipendentemente e funziona principalmente tramite l'attività riflessa.

I tentacoli sono caratterizzati da ventose, ciascuna di esse è un organo muscolare piuttosto complesso, formato da diverse fasce di muscolatura che fornisce alle ventose la loro particolarità. Esiste una cavità interna che può essere espansa o compressa che crea un risucchio e fa sì che la superficie esterna si attacchi alla ventosa e viceversa nel caso in cui venga compressa.

I diversi tipi di muscolatura possono modificare la cavità interna, chiamata acetabulo, che dà su un infundibulo che si apre sull'esterno. Ci sono i muscoli radiali, muscoli circolari che circondano sia la cavità dell'infundibulo che l'acetabolo, i muscoli meridionali sono paralleli alla superficie esterna, perpendicolari ai radiali. Il movimento di questi muscoli determina sia la fase di risucchio che la fase di distacco, quando la ventosa entra in contatto con un oggetto, la contrazione dei muscoli radiali fa diminuire lo spessore della parete stesa e aumenta il volume della cavità, causando adesione alla ventosa. In questa fase i muscoli meridionali e circolari, la cui funzione è antagonista a quella dei muscoli radiali, sono rilassati. Per provocare il distacco della ventosa, la contrazione dei muscoli meridionali e circolari aumenta lo spessore delle pareti dell'acetabolo con un conseguente aumento della pressione interna.