Muscolo e Contrazione Muscolare

ISOTONICA

Il muscolo produce movimento e quindi lavoro. Questo può verificarsi quando si sviluppa forza e allungamento del muscolo.

ECCENTRICA: solo quando il carico è maggiore della massima forza isometrica sviluppata dal muscolo, la velocità di accorciamento è costante.

ISOCINETICA: FORZA MUSCOLARE A LIVELLO DELLA SINGOLA FIBRA

A livello della singola fibra muscolare sono diversi i fattori che influenzano la forza isometrica che può essere sviluppata. Questa forza dipende in ultima analisi dal numero di interazioni actomiosiniche, o cross bridge, che si formano nella sezione trasversa. Questi fattori sono:

• diametro della fibra muscolare
• lunghezza del sarcomero
• concentrazione di calcio intracellulare
• frequenza di stimolazione
• isoforme di miosina della fibra muscolare

Diametro della fibra muscolare: La massa muscolare è soggetta a una continua opera di rimodellamento, in particolare aumentandola, diminuendola o modificandone la lunghezza.

può verificarsi attraverso 2 processi: 1. Ipertrofia - aumento della dimensione delle singole fibre muscolari. 2. Iperplasia - incremento del numero delle fibre. Nell'uomo, l'iperplasia è rara e per ingrandire la massa muscolare, e conseguentemente la forza espressa da un muscolo, in genere si osserva un aumento delle dimensioni delle fibre e quindi del loro diametro, in particolare da un incremento del numero di miofibrille (actina e miosina). La lunghezza del sarcomero dipende dal grado di sovrapposizione dei miofilamenti sottili e spessi ed è compresa tra 2 e 2,25 micrometri quando la lunghezza ottimale di sovrapposizione dei filamenti è tale per cui si possono formare il massimo numero di interazioni actomiosiniche, permettendo al sarcomero di sviluppare una forza massima. La concentrazione di calcio intracellulare, a parità di lunghezza del sarcomero, determina il numero di cross bridge, che è tanto più alto quanto più elevata è la.

Concentrazione del calcio citoplasmatico nella fibra muscolare. Frequenza di stimolazione

Poiché la forza muscolare è proporzionale alla concentrazione di calcio citoplasmatico, per aumentarla bisogna agire sulla frequenza di stimolazione

Isoforme di miosina nella fibra muscolare

Le fibre muscolari sono generalmente suddivise in 3 classi:

1. Fibre I – lente e con metabolismo prevalentemente ossidativo
2. Fibre IIa – veloci e ossidative
3. Fibre IIb – veloci e glicolitiche

Sono anche definite fibre rosse; fibre bianche.

Le fibre I e IIa sono ROSSE, le fibre IIb sono BIANCHE.

Il colore delle fibre dipende dalla presenza di mioglobina, una proteina che come l'emoglobina lega l'ossigeno ed è presente in concentrazione significativa nelle fibre con alta capacità ossidativa come appunto le fibre rosse I e IIa.

Resistenza alla fatica:

Fibre bianche IIb – bassa

Fibre rosse I – intermedia

Fibre rosse IIa – alta

Forza generata: IIb.

FORZA MUSCOLARE A LIVELLO DEL MUSCOLO IN TOTO

A livello del muscolo in toto, la forza è influenzata dal numero delle unità motorie, dalla dimensione delle unità motorie, dal tipo di unità motorie che vengono attivate e dalla frequenza di stimolazione.

Numero delle unità motorie: vengono reclutate più unità motorie, maggiore sarà la forza sviluppata dal muscolo - sommazione spaziale della forza.

Dimensione delle unità motorie: la dimensione di un'unità motoria dipende dal numero di fibre muscolari innervate dal singolo motoneurone - tanto è minore il numero di fibre muscolari per unità motoria, tanto sarà più precisa la forza muscolare controllata.

Tipi di unità motorie: ci sono principalmente 3 tipi di unità motorie - S (slow) lente e molto resistenti alla fatica; FR (fast resistant to fatigue) veloci e resistenti alla fatica.

veloci e facilmente affaticabili. Il reclutamento delleFF (Fast fatiguable)unità motorie è un processo automatico regolato dal size principle. Sono reclutateche fanno capo a un piccolo motoneuroneper prime le piccole unità motoriemolto eccitabile, quindi le unità motorie molto grandi che fanno capo a unmotoneurone grande e poco eccitabile. avviene anch’essoIl de-reclutamentosecondo un ordine prestabilito: le prime unità motorie a essere rilasciate sono leultime che sono state reclutate.

Frequenza di stimolazione: È possibile modulare la forza della contrazionemuscolare anche agendo sulla frequenza di stimolazione delle unità motorie. Manmano che la frequenza di stimolazione aumenta si osserva una sommazionetemporale delle contrazioni muscolare evocate da ogni singolo potenziale d’azionefino a raggiungere, ad alte frequenze di stimolazione, una contrazione tetanica(fusione della forza muscolare).

Distribuzione percentuale dei

tutte le fibre sono orientate con un certo angolo (angolo di UNIPENNATO pennazione) = se l'orientamento delle fibre è variabile.
MULTIPENNATO Nel caso dei muscoli pennati solo una porzione della forza che producono è trasmessa ai tendini.
Si potrebbe dedurre che la pennazione delle fibre porti a uno svantaggio con riduzione della forza. In realtà non è così perché nei muscoli pennati, la pennazione permette un maggiore impacchettamento delle fibre muscolari quindi una maggiore densità di fibre e un maggior numero di elementi contrattili disposti in parallelo.
Lunghezza del muscolo: È la distanza tra l'inserzione delle fibre muscolari. Non coincide con la lunghezza delle fibre che più prossimali e quelle più distali dipende da quanto esse siano sfalsate nelle loro inserzioni sui tendini. Un muscolo lungo non produce più forza di un muscolo corto e viceversa. Si ha maggior forza nel momento in cui in unIn condizioni isotoniche, la lunghezza del muscolo, la forza muscolare, la velocità di accorciamento e la potenza erogata sono parametri che possono essere registrati in presenza di carichi differenti. Durante una contrazione isotonica, un muscolo si può accorciare solo se il carico applicato è inferiore alla massima forza isometrica che il muscolo può erogare. Si osservano quindi una fase isometrica, in cui il muscolo non si accorcia e il peso non si sposta, e una fase isotonica, in cui la forza muscolare supera il carico applicato e il muscolo inizia ad accorciarsi fino a sviluppare una forza uguale al carico stesso. La velocità di accorciamento è un altro parametro importante nella contrazione isotonica. Essa indica la velocità con cui il muscolo si accorcia durante la fase isotonica.massimacarico applicato è nullo, all'aumentare del carico ed è quando diminuisce pari a 0 il carico è uguale o superiore alla massima forza isometrica che il muscolo può erogare. I determinanti della velocità muscolare sono: - la velocità è maggiore quanto più è lungo il muscolo e quindi la fibra muscolare (= a lunghezza maggiore corrisponde un maggior numero di sarcomeri in serie); - la velocità è maggiore nei muscoli fusiformi rispetto ai pennati; - maggiore è il carico minore è la velocità; - velocità della IIb è maggiore della IIa, che è maggiore della I. Tipo di miosina Potenza La prodotta da un muscolo è data dal prodotto tra la forza sviluppata e la velocità di accorciamento: P = F v Quindi la potenza di un muscolo dipende dalla forza che

Riesce a esprimere ed è massima quando il carico - o la tensione - e la velocità sono pari a circa un terzo dei loro valori massimali.

ENERGETICA MUSCOLARE

Per potersi contrarre il muscolo ha bisogno di energia. L'energia necessaria alla contrazione muscolare (ATP) deriva dall'idrolisi dell'adenosin trifosfato. Parte di questa energia viene trasformata in energia meccanica e, quindi, lavoro, mentre la rimanente frazione è convertita in calore.

La concentrazione di ATP nel muscolo è bassa ed è sufficiente per garantire una breve contrazione - circa 2 sec. Affinché le contrazioni muscolari abbiano una durata maggiore è necessario riformare continuamente nuove molecole di ATP e questo è possibile utilizzando 3 vie - glicolisi aerobica, glicolisi anaerobica, via della fosfocreatina.

Le sostanze che apportano energia al muscolo sono essenzialmente:

- proviene

llezza di questa via metabolica è che permette di ottenere una grande quantità di energia utilizzabile dal nostro organismo. GLICOLISI ANAEROBICA Questa via metabolica si attiva in condizioni di bassa disponibilità di ossigeno. La glicolisi anaerobica permette di ottenere una quantità limitata di energia, producendo acido lattico come prodotto finale. CICLO DI KREBS Il ciclo di Krebs è una serie di reazioni chimiche che avvengono nel mitocondrio. Questo ciclo permette di ottenere energia attraverso l'ossidazione di acidi grassi e amminoacidi, producendo anche CO2 come prodotto finale. FOSFORILAZIONE OSSIDATIVA La fosforilazione ossidativa è il processo finale della produzione di energia all'interno delle cellule. Questo processo avviene nella membrana interna del mitocondrio e permette di ottenere una grande quantità di ATP utilizzabile dall'organismo. In conclusione, il metabolismo dei carboidrati e dei lipidi è un processo complesso che permette di ottenere energia per il nostro organismo. La glicolisi, il ciclo di Krebs e la fosforilazione ossidativa sono le principali vie metaboliche coinvolte nella produzione di energia.