1. MUSCOLO

2. Un muscolo è un organo effettore che, se opportunamente
stimolato da una terminazione nervosa è in grado di contrarsi
e quindi di compiere un lavoro
Il neurotrasmettitore liberato dal motoneurone è l’acetilcolina.
L’acetilcolina si lega ai recettori nicotinici (recettori-canale) presenti sulla
membrana delle fibrocellule muscolari, la cui apertura provoca un potenziale post-
sinaptico eccitatorio (potenziale di placca)

4. Un muscolo scheletrico e’ costituito da tante
fibre (o fibrocellule) muscolari disposte in parallelo.
assone placca
muscolo motrice
Fibrocellule
muscolari
Ciascuna fibra (o fibrocellula) Ciascuna fibra muscolare e’ innervata
muscolare costituisce una unità da un motoneurone (placca
cellulare neuromuscolare)

5. Una fibra o fibrocellula muscolare e’ a sua volta
costituita da tante miofibrille disposte in parallelo
Nucleo
Sarcolemma
Sarcoplasma
Filamenti
Miofibrill Striature
e
Qui viene mostrata una
fibrocellula muscolare scheletrica
con esposte le miofibrille costituite
da filamenti intracellulari di
actina e miosina. (x 600)

6. A loro volta le miofibrille sono organizzate in maniera modulare:
i sarcomeri, costituiti da miofilamenti di actina e miosina
linee Z
sarcomero
linea M
banda I banda A banda I
sarcomero
filamento spesso (miosina) linea Z
filamento sottile (actina)

7. Ultrastruttura dei miofilamenti
Filamenti sottili (actina)
Complesso della
Tropomiosina Troponina
G-actina
 2 filamenti ad elica (F-actina) costituiti da unita’ globulari in serie (G-actina)
 2 filamenti di tropomiosina
 complessi globulari di troponina

8. Ultrastruttura dei miofilamenti
Filamenti spessi (miosina)
Molecola di miosina testa
coda
Filamento di miosina Teste della miosina
Ciascun filamento e’ costituito da 2 catene polipeptidiche ad -elica
Ciascuna catena comprende:
 una coda (meromiosina leggera)
 una testa e un collo (meromiosina pesante)
Piu’ filamenti di miosina si aggregano a formare un fascio bipolare in cui
le teste sono sfasate tra di loro di alcuni nm

9. Durante la contrazione muscolare la
miosina si lega all’actina reversibilmente
sarcomero
miosina actina
Disco Z Disco Z
RILASSAMENTO CONTRAZIONE
Un’estremita’ dei filamenti di actina e’ ancorata al disco Z. I fasci di
filamenti di miosina sono bipolari.
Durante la contrazione i filamenti di actina e miosina scorrono gli uni sugli
altri senza accorciarsi.
Il movimento di scorrimento e’ guidato dalle teste di miosina che si muovono
verso l’estremita’ ancorata al disco Z del filamento di actina adiacente.

11. Ruolo del Ca2+ nella contrazione
miosina
testa
tropomiosina troponina
sito di
legame
actina
In assenza di Ca2+ la tropomiosina blocca i siti attivi sull’actina
Quando il Ca2+ si lega alla troponina:
• Il complesso della troponina cambia configurazione
• La troponina sposta la tropomiosina, esponendo i siti di
binding dell’actina per la miosina
• L’actina e la miosina possono interagire

12. Ciclo della contrazione
1) Fibra a riposo: la testa della
miosina non è attaccata all’actina
5) La testa della miosina ritorna
al suo orientamento originale
Idrolisi dell’ATP Ca2+
2) Legame della testa
della miosina all’actina
ATP
1) A riposo: miosina
4) Rilascio della testa
della miosina dall’actina distaccata dall’actina
(ADP+ Pi)
Rilascio di ADP e Pi
Legame di ATP 2) Ca2+ → la miosina si lega
all’actina
3) Scorrimento dei filamenti
di miosina e actina
3) Rilascio di ADP+Pi →
scorrimento dei filamenti
4) Legame di ATP → rilascio
della miosiina
5) Idrolisi dell’ATP → la
miosina ritorna al suo
orientamento originale

13. Ultrastruttura del muscolo scheletrico
Miosina spessa
Actina sottile
Nucleo
TT
Miofibrilla
RS RS
Triade
Banda I Banda A Banda I
Nucleo
Sarcomero

14. Da dove arriva il Ca2+?
Il reticolo sarcoplasmatico
Filamento sottile
Sarcolemma
Tubulo a T
Filamento spesso
Reticolo Cisterna
Triade sarcoplasmatico terminale

15. Ruolo dei Tubuli Trasversi
(Tubuli a T)
• Invaginazioni del sarcolemma
• Il lume è ripieno di liquido extracellulare
Tubuli a T
• La membrana dei tubuli a T contiene canali
del Na+ e K+ necessari per propagare i PA in
profondità nella fibra
• La membrana dei tubuli a T contiene
inoltre proteine “sensori del voltaggio” che
innescano il Fibra muscolare 2+ dal RS in
rilascio del Ca
risposta ad un PA

16. Ruolo del Reticolo Sarcoplasmatico
• Rete di cisterne intracellulari che
immagazzinano e rilasciano Ca2+
Tubulo a T
RS Longitudinale
Ca2+ Ca2+
RS Terminale (cisterna)
Triade

17. Ruolo del Reticolo Sarcoplasmatico
• Rete di cisterne intracellulari che
immagazzinano e rilasciano Ca2+
• Il RS longitudinale contiene Ca2+-ATPasi che
pompano Ca2+ nel RS alla fine della contrazione
Ca2+ Ca2+
Ca2+ ATPasi

18. Ruolo del Reticolo Sarcoplasmatico
• Rete di cisterne intracellulari che
immagazzinano e rilasciano Ca2+
• Il RS longitudinale contiene Ca2+-ATPasi che
pompano Ca2+ nel RS alla fine della contrazione
Ca2+ Ca2+
• Il RS terminale contiene un grosso complesso
proteico denominato canale di rilascio del
Ca2+ o recettore per la ryanodina2+ 2+ ATPasi
Ca
Canale per il rilascio del Ca

19. Modello per il rilascio
voltaggio-dipendente del Ca 2+
TT RS
+ -
+ -
2+
A riposo + Ca
+ -
+ -
Sensore Canale
del volt. di rilascio
Vm
- +
- +
2+ 2+
Depolarizzata + Ca Ca
- +
- +

20. Accoppiamento EC in Azione
Sarcolemma Tubulo a T
SR
+ + + +
Ca2+ + + + +
Ca2+
+ + + +
Pompa del Ca2+
DHPR RyR1

21. Meccanismo di rilascio del Ca2+ dal
reticolo sarcoplasmatico

22. Schema riassuntivo

23. Accoppiamento Eccitamento-
Contrazione (EC)
nel Muscolo Scheletrico
Ritardo
Vm
Tensione
C’è un significativo ritardo tra
l’eccitamento del muscolo (PA) e la

24. Controllo della forza di contrazione
• Scala dei tempi:
– Un PdA muscolare tipico dura 3-5 ms
– Una contrazione muscolare tipica dura 100 ms
• Se il tempo tra i PdA viene ridotto:
– La fibra muscolare non può essere completamente
rilassata al momento del 2° stimolo
– La 2a contrazione è più forte
– SOMMAZIONE

25. Il Tetano Muscolare
A) Scosse muscolari semplici
Tensione
Tempo (ms)
B) Sommazione
Tensione
Tempo (ms)

26. Il Tetano Muscolare
C) Sommazione che porta ad un tetano incompleto
Tensione massima
Tensione
Tempo (ms)

27. Il Tetano Muscolare
D) Sommazione che porta ad un tetano completo
Tensione massima Fatica
Tensione
Scossa muscolare
semplice
Tempo (ms)
Il tetano muscolare consiste nella sommazione o fusione delle scosse muscolari
semplici nelle singole fibre muscolari
La sommazione e ’ resa possibile dalla breve durata del periodo di
refrattarieta ’ rispetto alla durata della singola contazione della fibra
muscoloare

28. Relazione lunghezza-tensione nella contrazione di un
muscolo scheletrico
Viene mostrata la
tensione generata
da un muscolo in
relazione alla sua
lunghezza a riposo
prima dell’inizio
della contrazione.
Alla lunghezza
ottimale c’è un
maggior numero di
ponti trasversali tra
filamenti spessi e
sottili e la fibra può
generare il suo
massimo di forza (A)
La tensione sviluppata durante una scossa muscolare semplice è determinata dalla
lunghezza del sarcomero

29. Metabolismo muscolare
 Il sangue porta nutrienti al muscolo , che li
usa per fare ATP (adenosina trifosfato)

30. Carboidrati (CHO)
 glucosio
 Trasportato dal sangue
 Immagazzinato come glicogeno
 ATP è prodotto più velocemente dal
glucosio che da altri substrati
 Le scorte di CHO possono esaurirsi

31. trigliceridi
H H H H H H H H H H H H H H H
~C—C—C—C—C —C —C —C —C —C —C —C —C —C —C —COOH
H H H H H H H H H H H H H H H
H H H H H H H H H H H H H H H
~C—C—C—C—C —C —C —C —C —C —C —C —C —C —C —COOH
H H H H H H H H H H H H H H H
H H H H H H H H H H H H H
~C—C—C==C—C —C —C —C —C —C —C —C —C —C —C —COOH
H H H H H H H H H H H H H H H
glicerolo Acidi grassi

32. Acidi grassi
 Immagazzinati nel tess. adiposo e
muscolo
 producono ATP più lentamente di CHO
 Scorte di acidi grassi non esauribili

33. Proteine
 1º ruolo è fornire a. acidi per sintesi proteica
 Forniscono 5-15% di ATP

34.  I muscoli hanno scarsa capacità di
immagazzinare ATP
 3 sistemi producono ATP
– aerobico – usato per durata
– anaerobico – usato per velocità
– ―immediato‖ – usato per potenza
 Possono funzionare contemporaneamente
– Dipende da durata e intensità dell’esercizio

35. Potenza e capacità
Sistema Max potenza Max Capacità
-1
(kcal· min ) (kcal)
Immediato 36 11
Anaerobico 16 15
Aerobico 10 illimitata

36.  Aerobico. Beta ossidazione acidi grassi
impiega 2-3 min per attivarsi
 Anaerobico. La glicolisi impiega ~5s per
attivarsi
 Immediato. Produce ATP immediatamente

37. 30-s Sprint

38. Fonti di energia Immediate
ATPase
ATP ADP + Pi
creatine kinase
PCr + ADP ATP + Cr
adenylate kinase
ADP + ADP ATP + AMP

40. Cambi in [ATP]
e [PCr]
durante sprint

41. glicolisi
sangue glucosio
sarcolemma
ATP
glicolisi glicogenolisi
ATP
PFK
4 ATP
piruvato
mitochondria
lattato acetyl CoA

42. Glicogeno
Glicogenolisi
• Regolata da fosforilasi
Gluconeogenesi
• Regolata da glicogeno sintasi

43. Riposo
sangue glucosio
sarcolemma + insulin
ATP
+ insulin
glicolisi glycogen synthase glicogeno
PFK - insulin
mitochondria

44. Esercizio fisico
blood glucose
sarcolemma
ATP
glicolisi phosphorylase
glicogeno
ATP
PFK
4 ATP
pyruvate
FT ST mitochondria
Lactate + acetyl CoA

45. Metabolismo Aerobico
O2 H2O
Glicolisi
NAD
(carboidrati)
H+
NADH Catena
(proteine) acetyl Krebs
CoA
FADH2 respiratoria
H+
Beta
Ossidazione FAD
(grassi) mitocondri ADP + Pi ATP
1. 2. 3. Sintesi ATP

46. Metabolismo lipidico
1. lipolisi TG scissi ad acidi grassi
(FFA)
2. FFA trasportati almuscolo da albumina
3. FFA entrano nel muscolo e traslocano
nei mitocondri
4. -ossidazione forma acetyl CoA
5. acetyl CoA entra nel ciclo di Krebs

47. Produzione di ATP
Glucosio Ac. Palmitico
(C6) (C16)
Glicolisi/b 2 --
ossidazione
Krebs 2 8
Catena 32-34 121
respiratoria
Totale 36-38 129

48. Misura dell’energia utilizzata
Calorimetria indiretta
 cibo+ O2 CO2 + H2O + energia (ATP)
 Velocità di utilizzo di O2 = VO2
 VO2 espresso in (ml•kg-1•min -1):
mL of O2 consumato
per kg peso
per min

50. Substrati utilizzati
Dipende da intensità e durata
dell’esercizio
 CHO per esercizi intensi
 Grassi per esercizi di durata

51. Esercizio intenso: lattato
blood glucose
sarcolemma +Ca2+, insulin
ATP
+Ca2+, EPI, Pi, ADP
glicolisi phosphorylase
glicogeno
ATP
PFK +Pi, ADP, EPI
4 ATP
pyruvate
ST mitochondria
lactate acetyl CoA

52. Ciclo di Cori
Fegato converte
lattato in glucosio

53. Variazioni Metaboliche
riposo Fatica
[ATP] 25 17
[ADP] 3 4
[PCr] 85 5
[Pi] 5 90
+
[H ] 0.1 mM 1.0 mM
mmol•kg-1