Biologia cellulare - contrazione muscolare

La contrazione muscolare

Muscolo striato

La contrazione si basa sulla struttura del sarcomero, in cui i filamenti di actina e di miosina si intercalano e scivolano gli uni sugli altri. La contrazione è controllata dall'ATP e dalla presenza degli ioni calcio.

La fibra muscolare è formata da un insieme di miofibrille, che si uniscono a formare un sincizio.

• Filamenti spessi = miosina
• Filamenti sottili = actina

I filamenti di actina e miosina scivolano uno sull'altro. Le teste di miosina guardano in direzioni opposte su ciascun lato della regione centrale nuda di un filamento di miosina II. Le interazioni hanno la stessa polarità relativa su entrambi i lati della linea di mezzo. Le teste di miosina camminano verso l'estremità + di un filamento di actina.

La quantità della forza generata dal muscolo durante la contrazione dipende dal numero di teste della miosina che fuoriescono dal filamento spesso e prendono contatto con il filamento sottile. Quando il sarcomero è disteso, c'è relativamente poca sovrapposizione tra i filamenti sottili e spessi, per cui la forza generata è di piccola entità. Man mano che il sarcomero si accorcia, la regione di sovrapposizione aumenta e la forza di contrazione aumenta in corrispondenza. Si raggiunge quindi un punto in cui l'accorciamento non provoca un'ulteriore sovrapposizione tra filamenti sottili e spessi e la forza di contrazione rimane quindi costante.

Ponti trasversi

I ponti sono formati da legami tra l'actina F dei filamenti sottili e le teste di miosina dei filamenti spessi. Ogni testa della miosina presente sul filamento va incontro a ripetuti cicli di legame alle subunità di actina sul filamento sottile. Subisce un cambiamento conformazionale che richiede energia e che tira i filamenti sottili, quindi rompe la sua associazione con il filamento sottile e si associa con un altro sito più avanti sul filamento sottile verso la linea Z.

La forza che guida la formazione dei ponti trasversi è l'ATPasi attivata dall'idrolisi dell'ATP, catalizzata da un'enzyme dell'actina, localizzata nella testa della miosina.

Fasi della contrazione

• Attacco: Una testa di miosina non legata ad ATP si ancora saldamente all'actina (rigor): stadio breve a cui segue legame dell'ATP.
• Rilascio: L'ATP si lega alla miosina e provoca un cambiamento conformazionale della miosina nei siti che legano l'actina. Si riduce l'affinità della testa per l'actina e la miosina si può muovere lungo il filamento.
• Trazione: La fessura si chiude.