Il meccanismo di contrazione muscolare

   Ogni muscolo striato è formato da un insieme di filamenti paralleli, sempre più piccoli, inseriti gli uni negli altri. Un tipico muscolo scheletrico è costituito da fasci di fibre muscolari (singole cellule), costituite a loro volta da miofibrille. Ciascuna miofibrilla è formata da migliaia di unità contrattili dette sarcomeri, delimitati alle due estremità da due tratti scuri detti linee Z. I sarcomeri sono costituiti a loro volta da filamenti spessi di molecole di miosina e filamenti sottili di actina. Un muscolo si contrae quando i filamenti sottili scorrono lungo i filamenti di miosina determinando l’accorciamento del sarcomero. Questo movimento, detto anche power stroke , è determinato dalle molecole di miosina che dispongono di tante strutture a forma di “gancio” con una testa che si lega ad un sito specifico della molecola di actina mediante un movimento “ad arco”. Il movimento può avvenire grazie all’apporto energetico delle molecole di ATP e all’intervento di ioni Ca²⁺ . L’ATP si lega alla testa della miosina (ogni filamento di miosina possiede circa 350 teste) che si trova inizialmente in una configurazione a bassa energia. La miosina scinde l’ATP in ADP e un gruppo fosfato e dal legame eliminato si ottiene l’energia che consente alla testa di muoversi. Gli ioni Ca²⁺ legandosi alla proteina regolatrice troponina, determinano lo spostamento di un’altra proteina regolatrice, la tropomiosina, dal sito di legame dell’actina. In tal modo la testa della miosina si può legare all’actina in una configurazione detta a “ponte crociato”, ad alta energia. Nel frattempo vengono liberati l’ADP e il gruppo fosfato e la testa della miosina “tira” l’actina determinando il suo scorrimento verso il centro del sarcomero. Finché un’altra molecola di ATP non si lega alla testa della miosina, quest’ultima rimane legata nella configurazione a ponte crociato. Nel momento in cui arriva la disponibilità di un’altra molecola di ATP, il meccanismo si ripete determinando il progressivo accorciamento del sarcomero e, in definitiva, dell’intera miofibrilla e della fibra muscolare. I filamenti sottili scorrono su quelli spessi, fino a sovrapporsi parzialmente, ma non c’è un accorciamento né dei filamenti di actina né di quelli di miosina. Le linee Z invece si avvicinano.

   Affinché ci sia contrazione muscolare volontaria è necessario uno stimolo proveniente dal Sistema Nervoso Centrale che può arrivare alle fibre attraverso i motoneuroni. Le fibre muscolari, insieme agli assoni dei motoneuroni,  formano particolari sinapsi dette giunzioni neuromuscolari. Il potenziale d’azione, arrivando ai terminali presinaptici, libera neurotrasmettitori, come l’acetilcolina, che si propagano attraverso la sinapsi fino alla membrana plasmatica che penetra all’interno della fibra muscolare in tutto il suo volume, attraverso alcune strutture ripiegate dette tubuli T. Attraverso i tubuli T, il potenziale d’azione può arrivare al reticolo endoplasmatico determinando la liberazione di ioni calcio nel citoplasma e in tal modo possono partecipare al meccanismo di accorciamento dei sarcomeri. Nel momento in cui il potenziale d’azione smette di propagarsi, il reticolo endoplasmatico riassorbe gli ioni calcio. La formazione delle molecole di ATP, trasportatrici di energia, avviene grazie alla respirazione cellulare nelle “centrali energetiche” della cellula: i mitocondri. [N. B. Per le attività di recupero e/o consolidamento e per il resto vedi soprattutto il libro di testo, corredato anche di esaurienti immagini]

L’immagine actina-miosina è tratta da: www.sapere.it/…/actina.html

Video esplicativi: due su Struttura e funzionamento dei muscoli striato, liscio e cardiaco del corpo umano, di Scuolanetwork.

http://youtu.be/_VotvAeOQs8    http://youtu.be/f5n6oMkIcHw 

Uno sul meccanismo di contrazione del sarcomero, http://youtu.be/zkMR-3sxR98