Il neurotrasmettitore liberato dal motoneurone è l’ acetilcolina .

1. 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) 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

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

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

4. filamento spesso (miosina) filamento sottile (actina) 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 linea Z

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

6. Molecola di miosina testa coda Filamento di miosina Teste della miosina Ultrastruttura dei miofilamenti Filamenti spessi (miosina) • Ciascun filamento e’ costituito da 2 catene polipeptidiche ad a-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

7. sarcomero actina miosina Disco Z Disco Z RILASSAMENTO CONTRAZIONE Durante la contrazione muscolare la miosina si lega all’actina reversibilmente 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.

9. miosina testa tropomiosina troponina sito di legame actina Ruolo del Ca2+ nella contrazione • 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

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

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

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

13. Tubuli a T Fibra muscolare Ruolo dei Tubuli Trasversi (Tubuli a T) • Invaginazioni del sarcolemma • Il lume è ripieno di liquido extracellulare • 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 rilascio del Ca2+ dal RS in risposta ad un PA

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

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

16. 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 Canale per il rilascio del Ca2+ • Il RS terminale contiene un grosso complesso proteico denominato canale di rilascio del Ca2+ o recettore per la ryanodina

17. RS TT - + - + A riposo 2+ + Ca - + - + Sensore Canale del volt. di rilascio Vm + - - + 2+ 2+ 2+ 2+ 2+ 2+ Depolarizzata Ca Ca Ca Ca Ca Ca + + - - + Modello per il rilascio voltaggio-dipendente del Ca2+

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

19. Meccanismo di rilascio del Ca2+ dal reticolo sarcoplasmatico

20. Schema riassuntivo

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

22. 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

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

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

25. D) Sommazione che porta ad un tetano completo Fatica Tensione massima Tensione Scossa muscolare semplice Tempo (ms) Il Tetano Muscolare 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

26. 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