La Contrazione muscolare in merito alla spesa energetica
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La Contrazione muscolare in merito alla spesa energetica

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La Contrazione muscolare in merito alla spesa energetica

Nell'uomo, come in tutti i mammiferi, distinguiamo 3 tipi di tessuto muscolare:

  • Tessuto muscolare striato
  • Tessuto muscolare liscio
  • Tessuto muscolare miocardico

La prima differenza è che mentre il tessuto muscolare striato è sotto il controllo della volontà, quello liscio è indipendente daessa. Fa parte del tessuto muscolare liscio il rivestimento dei visceri e dei vasi sanguigni periferici.

Il tessuto muscolare miocardico è particolare: pur essendo morfologicamente striato, è involontario, è in grado di auto-eccitarsi(proprietà auto-ritmica).

Il tessuto muscolare striato, di nostro interesse, è quello che agendo sul sistema di leve formato dalle ossa consente il movimento volontario.

Questo tessuto è formato da cellule (fibrocellule muscolari) molto sottili e allungate, tanto da coprire quasi interamente lalunghezza del muscolo. Ognuna di essa è formata da una membrana che determina un citoplasma nel quale sono immersi numerosi filamenti (miofilamenti), ognunolungo quanto la fibrocellula muscolare.

Al microscopio ottico, ogni miofibrilla, presenta delle strie per tutta la loro lunghezza. Sono presenti parti in cui la luce riesce afiltrare (bande isotrope) e parti dove invece non filtra, mostrandosi più scure (bande anisotrope). Queste bande si alternano per tutta la fibrocellula (da quiil nome di muscolo striato) e ogni banda isotropa (chiara) è divisa da un filamento detto banda Z. La zona compresa tra due bande Z viene chiamatasarcomero, ed è l'unita funzionale della contrazione.

Possiamo immaginare che ogni fibrocellula muscolare sia composta da numerosi miofilamenti composti da migliaia di sarcomeri che si susseguono per tutta la lunghezza.

Come descritto in figura, ogni sarcomero può accorciarsi per avvicinamento delle due bande Z. L'accorciamento di tutti i sarcomeri diuna fibrocellula muscolare determina il suo accorciamento complessivo, dunque la sua contrazione.

Secondo il modello Huxley (1957), ogni sarcomero è composto da numerosi miofilamenti, tra cui distinguiamo i filamenti sottili,che sono attaccati alle bande Z e si dirigono verso il centro del sarcomero senza toccarsi, e i filamenti spessi, disposti tra i filamenti sottili ma chenon arrivano a toccare le bande Z.

I filamenti sottili sono composti da molecole proteiche di Actina di forma globulare (sferica) che si dispongono una dietro l'altra aformare una catena a doppia elica, come una collana di perle; oltre alle molecole di Actina troviamo anche le molecole di Troponina e Tropomiosina cherivestono il filamento.

I filamenti spessi sono composti da Miosina. Queste molecole hanno una forma simile a una mazza da golf, presentando una parteallungata e una testa terminale di forma ovale. Queste si dispongono parallelamente tra di loro a formare un fascetto con le teste che sporgono indirezione del filamento sottile formato da Actina.

Sembrerebbe che l'accorciamento del sarcomero sia dovuto alla particolare interazione chimica che presentano le teste della miosina conle molecole di actina.

Semplifichiamo a scopo didattico, considerando la testa della miosina attaccata a una molecola di actina. Per far sì che quest'ultimasi stacchi, occorre che una molecola di ATP si leghi alla testa della miosina. La testa della miosina, idrolizzando una molecola di ATP (con liberazione di ungruppo fosforico), si sposta vero la banda Z.

A questo punto, la testa della miosina si trova in una posizione più distale a quella precedente e al centro del sarcomero, e presentalegati a sé una molecola di ADP, un gruppo fosforico P e 7,5 calorie liberate dalla rottura del legame (carica potenziale). A questo punto può legarsi aun'altra molecola di miosina posta più vicino alla banda Z e, liberando l'energia potenziale immagazzinata, la trascina, con tutto il filamento sottileal centro del sarcomero.

Quando tutte le teste della miosina presenti nel sarcomero trascinano i filamenti sottili verso il centro, il sarcomero stessosi accorcia. L'accorciamento di tutte le migliaia di sarcomeri all'interno di ogni fibrocellula muscolare provoca la contrazione.

Le molecole di Troponina e Tropomiosina che ricoprono il filamento sottile partecipano all'attivazione del processo actina-miosina,separandole o facendole entrare in contatto a secondo se la cellula muscolare sia eccitata o meno (rimandiamo al lettore un approfondimento personale).

A questo punto risulta evidente come in assenza di ATP le teste della miosina non vengano attivate, e non possano quindi legarsiall'actina. Le molecole di ATP devono essere costantemente rifornite al muscolo mentre lavora, altrimenti non si potrebbe avere la contrazione.

Maggiore è il lavoro ciclico, sia dal punto di vista di durata che di ripetizione di atti motori semplici (consideriamo il nostroatleta che percorre i 10km), maggiore deve essere la resa energetica dei processi di reclutamento energetici che sono in atto.

Maggiore è il lavoro aciclico (sollevamento pesi), in cui sono poche e di brevissima durata le contrazioni muscolari, minore è laquantità di molecole di ATP che serve, ma questa dev'essere di pronto uso e di resintesi veloce.