Domande aperte di Fisiologia

Accoppiamento eccitazione contrazione (EC)

L'insieme dei processi, che si verificano tra la depolarizzazione della membrana e la contrazione del muscolo, sono chiamati accoppiamento eccitazione contrazione (EC). Il legame dell'acetilcolina, rilasciata dal motoneurone presinaptico, alle giunzioni terminali comporta la depolarizzazione della membrana, con conseguente nascita del potenziale d'azione a livello del muscolo (eccitazione) che determina un aumento della concentrazione di Ca2+ nel citoplasma che innesca la contrazione. Il meccanismo di accoppiamento EC dipende da proteine di membrana con la funzione di canali come i canali DHPR e i canali RyR1. La depolarizzazione dipende da canali voltaggio-dipendenti per il Na+ e il K+ posti a livello della membrana postsinaptica, attivati dall'acetilcolina.

17) Quanti e quali tipi di muscolo sono presenti nel nostro organismo? Similarità e differenze fra di essi.

I tipi di muscolo presenti nel nostro organismo sono 3: muscolo scheletrico, muscolo liscio e muscolo cardiaco.

I muscoli scheletrici sono quelli di più comune riscontro e come suggerisce il nome si inseriscono sullo scheletro, sono muscoli striati e volontari. Il muscolo liscio è così chiamato perché all'esame al microscopio non rivela striature ed è involontario. Infine il muscolo cardiaco è il tessuto muscolare che forma il cuore e presenta caratteristiche peculiari perché ha caratteristiche sia del muscolo scheletrico che del muscolo liscio, esso all'esame al microscopio presenta striature come i muscoli scheletrici, ma è involontario come i muscoli lisci.

18) Il muscolo scheletrico: relazione fra fibra muscolare, miofibrilla e sarcomero.

In ogni fibra muscolare del muscolo scheletrico sono presenti strutture, poste in parallelo, chiamate miofibrille, ognuna delle quali è a sua volta formata da più strutture base ripetute chiamate sarcomeri, che costituiscono la struttura contrattile della cellula muscolare.

contrazione è dovuta alle miofibrille che si dividono in dischi scuri (A) e dischi chiari (I). La caratteristica striatura è dovuta all'alternanza dei dischi A e I nelle miofibrille. E a loro volta, le linee Z permettono la suddivisione delle miofibrille in sarcomeri, che sono costituiti da una banda A e due semibande I. Il sarcomero costituisce l'unità funzionale del muscolo scheletrico. 19) Proteine del sarcomero: quanti e quali? Organizzazione e funzione. I sarcomeri sono composti da lunghe proteine fibrose che scivolano una sull'altra durante la contrazione muscolare. Due delle proteine più importanti presenti nel sarcomero sono la miosina, che forma il filamento spesso, e l'actina, che forma il filamento sottile. La miosina è una molecola complessa ad alto peso molecolare costituita da una testa e una coda. Nella miosina, inoltre, troviamo sei catene polipeptidiche: un paio di catene pesanti e due paia di catene leggere.

catenepesanti presentano una struttura ad alfaelica nelle quale le due unità sono avvoltel’una all’altra formando la coda della molecola. Invece le quattro catene leggere e laterminazione “N” di ciascuna delle catene pesanti formano le due teste globularidella molecola della miosina. L’actina è una proteina idrofilica e globulare la cuipolimerizzazione porta alla formazione di microfilamenti di F-actina, composti dadue catene parallele lineari avvolte l’una sull’altra ad elica su cui scorrono le testedella miosina durante la contrazione e il rilassamento muscolare.

20) Le proteine regolatrici troponina e tropomiosina: la lorofunzione.

La tropomiosina è una proteina filamentosa, disposta lungo il solco formatodall’avvolgimento delle catene di actina; essa svolge una funzione regolatrice nellaformazione del complesso acto-miosinico. In condizioni di riposo la tropomiosinamaschera i siti di legame tra l’actina e la miosina,

mentre durante la contrazione la tropomiosina deve essere spostata, per permettere la formazione del complesso acto-miosinico. La troponina costituisce il complesso regolatore Ca2+ sensibile, che controlla la contrazione delle fibre del muscolo striato. La troponina si divide in tre subunità: troponina C, troponina T e troponina I.

21) Cos'è un'unità motoria? Mi parli di unità motoria e reclutamento.

Il reclutamento è l'incremento del numero di unità motorie attivate, e a seconda del numero di esse reclutate un muscolo si contrae sviluppando una forza più o meno grande. L'unità motoria è l'insieme formato da un motoneurone, dalla sua fibra nervosa motrice e dalle fibre muscolari da essa innervate, e rappresenta l'unità quantica per la generazione della forza muscolare. In risposta a uno stimolo a soglia, tutte le fibre che appartengono all'unità motoria si contraggono in maniera sincrona.

Poiché il potenziale d'azione che origina dal motoneurone si propaga in tutte le fibre innervate. In tal modo il potenziale d'azione produce la contrazione di tutte le fibre muscolari che compongono l'unità motrice.

22) Classificazione delle fibre muscolari in base al metabolismo ed alla velocità di contrazione: relazione con le capacità atletiche di un individuo.

Esistono tre tipi di fibre: di tipo I, IIa, IIb. Le fibre di tipo I sono fibre rosse lente, legate al meccanismo aerobico per generare ATP. Utilizzano grandi quantità di ossigeno e a tal fine sono in genere ben vascolarizzate, contengono molti mitocondrie sono relativamente piccole in diametro, allo scopo di minimizzare il percorso di diffusione dell'ossigeno al mitocondrio; contengono anche la mioglobina, una proteina che lega l'ossigeno e che conferisce alla fibra il colore rosso. Le fibre di tipo IIb sono bianche e rapide, sono glicolitiche e producono efficacemente.

ATP in condizioni di limitato apporto di ossigeno poiché la glicolisi non ne richiede. Rispetto alle fibre ossidative presentano diametro maggiore, ma il loro metabolismo limita il loro tempo di attività. Queste fibre producono acido lattico, che si accumula nella cellula ed è responsabile della fatica muscolare. Le fibre di tipo IIa combinano proprietà delle fibre di tipo I e IIb; sono fibre di tipo rapido ma con caratteristiche intermedie, infatti sono sia rosse che bianche e presentano metabolismo sia ossidativo che glicolitico. Le proprietà del muscolo non dipendono solamente dalle proprietà delle fibre, ma anche dall'organizzazione delle fibre stesse, ovvero dall'architettura del muscolo. 23) Relazione fra eventi elettrici ed eventi meccanici nella fibra muscolare Durante la contrazione muscolare si verifica un accoppiamento elettromeccanico dove l'impulso nervoso viene propagato alla cellula muscolare e convertito in movimento. Il

Il movimento parte da una cellula nervosa che libera un neurotrasmettitore che si fissa sui recettori di membrana di una cellula muscolare e la eccita, provocando così la contrazione. Quando si raggiunge il potenziale d'azione si ha un'attività elettrica dovuta a movimenti di ioni (sodio, potassio e calcio) attraverso la membrana cellulare. L'aumento di ioni calcio dentro la cellula provoca una produzione di ATP che va a legarsi alle teste della miosina permettendo ad esse di cambiare conformazione e far sì che scorrano sull'actina scindendo l'ATP.

24) Definizione e significato di contrazione isometrica ed isotonica nel muscolo scheletrico.

La contrazione isotonica è una contrazione a tensione costante e si ha quando un muscolo si accorcia spostando un carico che rimane costante per l'intera durata del periodo di accorciamento; si può dividere in due fasi: una positiva quando il muscolo si accorcia sviluppando tensione, e una negativa.

quando il muscolo si allunga sviluppando tensione. Le contrazioni isometriche invece avvengono a lunghezza muscolare costante e avvengono quando l'accorciamento del muscolo è impedito da un carico uguale alla tensione muscolare o quando un carico viene sostenuto in una posizione fissa dalla tensione del muscolo; quindi, quando il muscolo si contrae senza modificare la sua lunghezza senza quindi spostare il carico. 25) Curva di regolazione tensione-lunghezza del sarcomero. La tensione attiva dipende dalla lunghezza del sarcomero che condiziona il numero di interazioni tra actina e miosina. Alla lunghezza del muscolo a riposo si ha il massimo numero di interazioni e la tensione viene sviluppata. 26) Il ruolo della calmodulina nell'attivazione della contrazione nel muscolo liscio. Nel muscolo liscio la contrazione inizia quando la concentrazione di ioni calcio nel citoplasma aumenta. Gli ioni calcio si legano alla calmodulina. Il complesso calcio-calmodulina attiva poi la chinasi.della catena leggera della miosina, e questa aumenta l'attività ATPasica della miosina tramite la fosforilazione delle catene leggere della miosina. Una successiva riduzione di ioni calcio liberi nel citosol provoca poi il distacco del calcio dalla calmodulina. 27) Componenti di un atto motorio volontario: aree corticali coinvolte e loro funzione. Le aree corticali deputate al controllo volontario sono: la corteccia motoria, la corteccia premotoria e la corteccia parietale posteriore. La corteccia motoria è un'area del lobo frontale situata anteriormente rispetto al solco centrale. È divisa in area motoria primaria e area premotoria. La prima contiene neuroni motori piramidali di grandi dimensioni che inviano fibre al midollo spinale e sono in comunicazione con i motoneuroni; invece, l'area premotoria si trova anteriormente all'area motoria primaria e la sua funzione è di fissare la postura all'inizio di un movimento pianificato. La

La corteccia parietale posteriore riceve gli input visivi, propriocettivi e somatosensoriali che elaborano l'immagine del corpo in movimento.

28) Descrivere ed illustrare il riflesso del fuso neuromuscolare (coattivazione alfa-gamma)

Il fuso neuromuscolare è un recettore di stiramento localizzato all'interno della muscolatura striata volontaria, è in grado di captare lo stato di allungamento dei muscoli e di inviare le informazioni raccolte al midollo spinale e all'encefalo. L'attività del fuso muscolare è importante sia per eseguire i movimenti fluidi in maniera controllata, sia per prevenire infortuni legati ad eccessivo allungamento, e per mantenere il normale tono muscolare. Attraverso il fuso neuromuscolare si sviluppa il concetto di propriocezione.

29) Descrivere ed illustrare il riflesso tendineo del Golgi

Gli organi tendinei del Golgi sono propriocettori che raccolgono e trasmettono dati inerenti alla tensione sviluppata dai muscoli. Sono

situati a livello della giunzione