LA FIBRA MUSCOLARE e il meccanismo della contrazione

1. LA FIBRA MUSCOLAREe il meccanismo della contrazione MODULO: Studio del corpo umano SILSIS - VIII ciclo Paola Morandi

2. struttura del muscolo scheletrico meccanismo della contrazione regolazione della contrazione giunzione neuromuscolare …muscoli CLASSE 2° I.T.C.S. con indirizzo biologico • MOMENTO DEL PERCORSO FORMATIVO • introduzione al corpo umano • - definizione di tessuto • - organizzazione gerarchica: cellula, tessuto, organo, apparato • - principali tipi di tessuto • studio del corpo umano (integrazione e controllo delle attività corporee) - sistema endocrino - sistema nervoso e trasmissione dell’impulso - organi di senso - organi effettori ossa e…

3. DURATA E SCANSIONE TEMPORALE 2(3) ore di lezione frontale e 1 ora di laboratorio, così ripartite: NB Non si è prevista una verifica specifica su questo argomento § Se necessario, in base al livello della classe

4. PREREQUISITI • Proteine (monomero/polimero, globulare/filamentosa) • Interazione fra proteine (sito di legame, modificazione conformazionale) • Nucleo, membrana plasmatica, reticolo endoplasmatico, mitocondrio • Cellula specializzata/differenziata e tessuto • Molecola di ATP • Potenziale d’azione • Microscopio ottico ed elettronico

5. OBIETTIVI FORMATIVI • Dal macroscopico al microscopico: gli esseri viventi hanno un’organizzazione strutturale di tipo gerarchico • Concetto di unità funzionale • Flusso dell’energia (energia chimica  energia meccanica) • Il metodo sperimentale: dall’osservazione alla comprensione dei fenomeni OBIETTIVI DIDATTICI • Principali caratteristiche della fibra muscolare • Componenti strutturali del sarcomero: actina e miosina • Modello di scorrimento dei miofilamenti • Ruolo dell’ATP e del calcio nella contrazione • Definizione di unità motoria

6. STRUMENTI DIDATTICI • libro di testo: “Invito alla biologia” di Curtis e Barnes, ed. Zanichelli • lavagna: disegni della fibra muscolare e del sarcomero • powerpoint: fotografie e disegni • laboratorio MULTIDISCIPLINARIETÀ • Educazione fisica • coppie di muscoli antagonisti per produrre i movimenti ed assicurare la stazione eretta • - fonti energetiche del muscolo e debito di ossigeno

7. IL TESSUTO MUSCOLARE SCHELETRICOlivelli di organizzazione Tessuto muscolare scheletrico: insieme di fibre muscolari Fibra muscolare: cellula allungata che contiene le miofibrille Miofibrilla: insieme di filamenti proteici (miofilamenti) organizzati in unità ripetute, i sarcomeri Sarcomero: unità contrattile Per ricordare: muscolo - fibra muscolare - miofibrilla - sarcomero

8. LA FIBRA MUSCOLAREcellula specializzata 5 -50 μm FIBRA MUSCOLARE cilindrica, molto allungata polinucleata (sincizio) sarcolemma (potenziale d’azione) sarcoplasma (Ca2+, glicogeno mioglobina) Cellula normale nucleo membrana plasmatica reticolo endoplasmatico • Sistema T: tubuli trasversali in continuità con il sarcolemma (potenziale d’azione) • Nel sarcoplasma sono strettamente impacchettate le miofibrille

9. I MIOFILAMENTI ACTINA MIOSINA Troponina e tropomiosina: regolazione della contrazione assemblaggio assemblaggio MIOFILAMENTO SOTTILE MIOFILAMENTO SPESSO possiede siti di legame per la miosina siti di legame per actina e ATP

10. Banda H Banda A scura Banda I chiara ORGANIZZAZIONE DEI MIOFILAMENTI: IL SARCOMERO sarcomero immagine al microscopio elettronico Filamento sottile (actina) 0.5μm Linea M Filamento spesso (miosina) dettagli, sezione trasversale Linea Z Le miofibrille sono disposte parallelamente all’asse maggiore della fibra muscolare ! …e con le bande A e I allineate a registro

11. sarcomero Filamento sottile (actina) Filamento spesso (miosina) Banda A scura Banda I chiara LA CONTRAZIONE immagine al microscopio elettronico Linea Z ?! Osservazione: durante la contrazione • le linee Z si avvicinano (il sarcomero si accorcia) • la banda I diventa più piccola • la banda A rimane costante  IL MODELLO DI SCORRIMENTO DEI FILAMENTI

12. LA CONTRAZIONE: MECCANISMO MOLECOLARE …oppure figura 33.27 del libro di testo

13. REGOLAZIONE DELLA CONTRAZIONE • Un impulso nervoso provoca il rilascio del calcio dal reticolo sarcoplasmatico • Il calcio diffonde nel sarcoplasma e si lega alla troponina • Il complesso troponina-tropomiosina libera i siti di legame per la miosina sull’actina (inizia la contrazione) § • Quando cessa la stimolazione, il calcio viene risequestrato nel reticolo sarcoplasmatico (la fibra si rilassa) • § figura 33.28 del libro di testo UNITÀ MOTORIA Ogni fibra muscolare è innervata da un neurone motorio. Si definisce unità motoria l’insieme del neurone motorio e delle fibre da esso innervate.

14. LABORATORIOosservare la struttura del tessuto muscolare scheletrico Figura: immagine al microscopio ottico di un campione di tessuto muscolare scheletrico NB : 1) ripasso reattivo del biureto 2) quantitativo vs qualitativo 3) lettura critica !! NO !

15. SCHEDA DI LABORATORIO

16. I muscoli artificiali • Sveglia !! • Perché studiare la scienza ? • La scienza in evoluzione http://www.hansonrobotics.com/ http://eap.jpl.nasa.gov/ Possibile intervento di un esperto di robotica/biomimetica Biomimetica: copiare quanto di più efficiente c’è nel mondo naturale per creare oggetti artificiali che siano più forti, più veloci e più agili di quelli oggi esistenti…ciò implica la comprensione dei principi fondamentali che stanno alla base del loro funzionamento e la loro successiva implementazione nei dispositivi robotici.