Tessuto muscolare

I miofilamenti

Le miofibrille risultano costituite a loro volta da miofilamenti anch'essi disposti longitudinalmente e paralleli fra loro e sono di due tipi diversi per dimensione e composizione chimica.

- Miofilamenti spessi: Prevalentemente miosina, vanno a costituire la banda A. Tali filamenti presentano dei piccoli prolungamenti laterali detti ponti che permettono il contatto con i miofilamenti sottili durante la contrazione.

- Miofilamenti sottili: Actina, tropomiosina e troponina (proteine accessorie). Vanno a costituire la banda I e si ancorano al sarcomero a livello della linea Z.

SLIDE 8: a livello della linea Z abbiamo una linea di ancoraggio: vi si lega l'actina (il filamento si spinge verso il centro del sarcomero: zona H) e la miosina, ancorata alla linea Z tramite la titina (conformazione molla per permettere l'accorciamento del sarcomero).

Banda A → sovrapposizione della miosina con l'actina

Zona H → costituita dalle regioni a bacchetta della

miosinaQuando si ha la contrazione si ha uno scivolamento della miosina sui filamenti di actina. Questo scivolamento prevede l'utilizzo di energia. La miosina è una proteina motore accessoria dell'actina. La titina ha un elevato peso molecolare ed è molto importante per ottenere la struttura del sarcomero.

Struttura tridimensionle dei miofilamenti:

• Ogni filamento spesso è costituito da due fasci opposti polari di molecole di miosina, uniti al centro del filamento. Nelle teste della miosina si concentra l'attività ATPasica; associate alle teste si trovano le catene leggere.
• Ogni miofilamento sottile è costituito da due filamenti di actina; in ogni miofilamento sottile, si trovano due filamenti di tropomiosina (proteina fibrillare che segue il solco dell'alfa elica dell'actina) alloggiati in prossimità dei solchi tra le due catene intrecciate. Nel muscolo a riposo la tropomiosina impedisce il contatto tra actina e testa

La troponina (proteina globulare costituita da tre subunità) è legata alla tropomiosina e il suo legame con il calcio consente la liberazione del sito di legame per le teste della miosina situate sull'actina. Quando la troponina è costituita dalle 3 subunità, la miosina non si può agganciare all'actina. Solo in seguito all'attivazione della troponina si libererà il sito di legame per la testa di miosina nei confronti dell'actina, permettendo l'agganciamento. Non è quindi una struttura mobile. La troponina è legata alla tropomiosina e al calcio. Solo quando il legame con il calcio diventa attivo si può liberare il sito di legame per la miosina. Quando la troponina è costituita dalle tre subunità, la testa della miosina non si può agganciare all'actina (non è mobile). Solo in seguito all'attivazione della troponina si libererà il sito di legame.

Il legame per la testa della miosina nei confronti dell'actina è facilitato dalla liberazione di un fosfato dall'ATP. La troponina è legata alla tropomiosina e al calcio, e solo quando il suo legame con il calcio diventa attivo si può liberare il sito di legame per la miosina.

Reticolo sarcoplasmatico: (liscio perché non deve produrre proteine, ma immagazzinare il calcio e renderlo disponibile al momento della contrazione). Il RE della fibra scheletrica prende il nome di reticolo sarcoplasmatico; risulta formato da una serie di strutture globulari che circondano ogni miofibrilla in maniera regolare formando una rete. A intervalli regolari i tubuli longitudinali confluiscono in canali orientati trasversalmente costituenti ciascuno una cisterna terminale. Nella parte mediana della loro faccia esterna, le cisterne terminali si associano con un altro elemento tubulare disposto trasversalmente, il tubulo T. A livello della zona limite tra la

banda spessa e quella sottile è presente il tubulo T (nella faccia esterna di ogni fibra muscolare) → è un immagazzinamento degli ioni calcio. Quando si ha una depolarizzazione della membrana plasmatica i tubuli sono a stretto contatto con la membrana plasmatica e questo permette l'apertura di canali che promuove il rilascio degli ioni calcio da parte delle cisterne del reticolo sarcoplasmatico. Questi ioni calcio permetteranno la liberazione del sito di attacco della miosina sull'actina. Il lume del tubulo T si apre a livello della membrana plasmatica, permettendo la comunicazione con lo spazio extra-cellulare e per la recezione del segnale elettrico che permetterà l'apertura dei canali ionici sulla membrana e quindi il rilascio degli ioni calcio nel reticolo sarcoplasmatico. A muscolo rilasciato, nella cavità delle cisterne terminali vengono immagazzinati ioni calcio. Quando il muscolo viene eccitato il calcio viene rilasciato: nella

membrana che delimita tali cavità si trova una ATPasi calcio dipendente in grado di pompare due ioni calcio dal citosol, idrolizzando un ATP. Il lume contiene calsequestrina, in grado di sequestrare ioni calcio facendo in modo che il calcio rimanga immagazzinato nel reticolo sarcoplasmatico.

A livello della linea Z nella faccia esterna di ogni fibra muscolare sono presenti una serie di tubuli del reticolo, detti "tubuli a T". E' un immagazzinamento degli ioni calcio. → I tubuli sono a stretto contatto con la membrana plasmatica. Quando si ha una depolarizzazione della membrana plasmatica, si ha un'apertura di canali che promuove il rilascio degli ioni calcio da parte delle cisterne del reticolo sarcoplasmatico. Questi ioni calcio permetteranno la liberazione del sito di attacco della miosina sull'actina. Il lume del tubulo T infatti si apre a livello della membrana plasmatica, da cui riceve il segnale elettrico che permetterà l'apertura.

dei canali ionici sulla membrana e quindi il rilascio degli ioni calcio. A muscolo rilasciato il calcio sta dentro al reticolo sarcoplasmatico. Quando il muscolo viene eccitato in calcio viene rilasciato anche perché nelle cavità delle cisterne terminali del reticolo sarcoplasmatico è presente una ATPasi calcio dipendente in grado di far uscire due ioni calcio alla volta dal citosol grazie all'idrolisi dell'ATP (=liberazione di un fosfato). Il lume del reticolo sarcoplasmatico contiene una proteina di legame per il calcio (calsequestrina), in grado di sequestrare ioni calcio (ecco perché il calcio rimane comunque immagazzinato all'interno del reticolo).

MECCANISMI DI CONTRAZIONE DEL MUSCOLO SCHELETRICO

Una giunzione neuromuscolare è una sinapsi che darà l'impulso per la contrazione del movimento. A questo punto verrà trasmesso un potenziale d'azione che varierà il potenziale d'azione della membrana plasmatica della

fibramuscolare(sarcolemma).L’impulso nervoso chedal nervo motore giunge alla placca neuromuscolare trasmette il potenziale d’azione alle fibrocellule del muscolo scheletricodepolarizzando il sarcolemma. A questo fenomeno elettrofisiologico segue la contrazione muscolare.Abbiamo una depolarizzazione (ingresso di ioni sodio all’interno della cellula) della membrana muscolare con una successivaripolarizzazione (molto rapida per evitare una contrazione tetanica del muscolo). Depolarizzazione promuove il rilascio di ioni calciodal reticolo sarcoplasmatico, che modificherà le proteine accessorie dell’actina e quindi sin potrà avere un ciclo contrattile.Per questo motivo questo processo viene definito con il termine: ACCOPPIAMENTO ECCITAZIONE-CONTRAZIONE.Il processo si può dividere in 4 fasi: -DEPOLARIZZAZIONE (apertura di canali sodio dipendenti che permette un ingresso di sodionella cellula)→ RIPOLARIZZAZIONE- la depolarizzazione promuove

che regola l'interazione tra actina e miosina) e permetterà il movimento delle proteine regolatrici dell'actina. Questo porterà alla contrazione muscolare. Durante il ciclo contrattile, si verificano anche la polarizzazione e la depolarizzazione della membrana cellulare. Il potenziale a riposo è di -70 millivolt, e durante la polarizzazione c'è una diminuzione dell'elettronegatività all'interno della cellula. Successivamente, avviene la ripolarizzazione, che è il ritorno del potenziale di membrana alle condizioni iniziali. Questo fenomeno è causato da una serie complessa di cambiamenti nei flussi ionici attraverso la membrana cellulare. Questo sistema permette di inviare un segnale elettrico alle cisterne di ioni calcio. Quando arriva il segnale elettrico, avviene il rilascio immediato degli ioni calcio, la cui concentrazione aumenta di 100 volte. Il calcio si accumula intorno alle miofibrille e interagisce con la troponina (composta da tre subunità: una inibitoria, una che lega il calcio e una che regola l'interazione tra actina e miosina). Questo permette il movimento delle proteine regolatrici dell'actina e quindi la contrazione muscolare.che libererà lo spazio di legame (cambiando conformazione sposterà la tropomiosina dal sito di legame sull'actina permettendo l'aggancio della testa della miosina). La subunità inibitrice è quella più importante perché fissa la struttura della troponina in modo che il suo legame con la tropomiosina mascheri il sito di segnale della miosina sull'actina. Se avviene il legame del calcio con la subunità della troponina che lega il calcio, si ha il cambio conformazionale (il sito che era prima mascherato dalla tropomiosina viene svelato). MODIFICAZIONI CONFORMAZIONALI DELLE PROTEINE REGOLATRICI Il calcio rilasciato andrà ad agire con la proteina accessoria (troponina -> tre subunità: una inibitoria, una che lega il calcio e l'altra che libera lo spazio di legame cambiando conformazione (sposta la tropomiosina dal sito di legame sull'actina permettendo l'aggancio della testa della miosina). Seè avvenuto il legame di ioni calcio con la subunità della troponina che lega il calcio, si ha un cambio conformazionale. Viene così smascherato il sito di legame. La terza fase comporta la modifica conformazionale delle proteine regolatrici, per cui i siti di legame dell'actina si rendono liberi per l'interazione con la miosina. Non essendo più inibita l'actina, il ciclo contrattile può avere inizio. CICLO CONTRATTILE Il ciclo contrattile inizia con la formazione di un intermedio energizzato della miosina dovuto al legame con l'ATP. La miosina poi si legherà all'actina, prima tramite un legame semplice, poi con un legame forte, che determinerà un "colpo di frusta" che accorcerà il sarcomero. Il complesso di actina e miosina è l'ACTOMIOSINA. Terminato l'accorciamento si ha il distacco della miosina a causa della sostituzione dell'ADP con ATP, che ricaricherà lamiosina che sarà pronta ad un altro ciclo contrattile.

1. Abbiamo già un complesso attivato → il calcio ha già fatto cambiare conformazione alla subunità della troponina ed è stato