Fondamenti di fisiologia muscolare

Organizzazione cellulare

Per costruire qualsiasi struttura, che si tratti di un ponte o di una proteina, sono necessari tre elementi:

• Materiali da costruzione
• Energia
• Progetti

Lo stesso vale per i sistemi biologici:

• Le proteine sono il materiale strutturale utilizzato per costruire. Danno forma e sostanza alle cellule, ai tessuti, agli organi e alla materia vivente.
• I carboidrati vengono convertiti in energia per alimentare il processo di costruzione cellulare. Se l’energia disponibile supera quella necessaria per un progetto, i carboidrati vengono convertiti in grassi per essere immagazzinati a lungo termine.
• Infine, i nucleotidi presenti nel nucleo di una cellula forniscono i progetti.

Una cellula – versione semplificata

Una cellula contiene centinaia di organelli e componenti, ma qui ci interessano principalmente quattro parti.

• Mitocondri – Sono le centrali energetiche presenti in tutte le cellule. Sono come piccole batterie: trasformano i carboidrati in energia utilizzabile per costruire.
• Nucleo – Il centro della cellula è ricco di DNA e RNA, i progetti composti da nucleotidi.
• Ribosomi – Sono piccole fabbriche o robot biologici che prelevano l’RNA dalla biblioteca del nucleo. Il ribosoma legge l’RNA come un nastro perforato, lo elabora e produce una catena di amminoacidi che forma proteine specifiche. Nel corpo umano si possono trovare oltre 500.000 proteine diverse.
• Reticolo endoplasmatico–Il RE crea una rete di trasporto in tutta la cellula. È un complesso sistema di tubi che trasporta le proteine attraverso la cellula. Nelle cellule muscolari è chiamato reticolo sarcoplasmatico.

Organizzazione nei sistemi viventi

La singola cellula è l’unità fondamentale della materia vivente. Un gruppo di cellule che svolge la stessa funzione è chiamato tessuto. Tipi diversi di tessuti che collaborano per svolgere una singola funzione formano un organo. Gruppi di organi che collaborano formano un apparato. Più apparati che collaborano formano un organismo.

Cellule muscolari

Gli animali hanno tre tipi di cellule muscolari.

• I muscoli striati sono muscoli volontari collegati alle ossa. Li controlliamo con il pensiero cosciente. Al microscopio appaiono striati.
• I muscoli lisci sono muscoli involontari, non controllati dal pensiero cosciente. Sono invece regolati in risposta agli ormoni, ai composti ionici, alle reazioni delle cellule vicine e al sistema nervoso autonomo. I muscoli lisci si trovano in tutti gli organi cavi (per esempio, stomaco, utero, vescica e intestino) e in tutti i vasi sanguigni.
• Il muscolo cardiaco si trova solo nel cuore. La frequenza cardiaca può variare in risposta agli stimoli, ma il muscolo cardiaco si contrae autonomamente finché è vivo.

Tutti e tre i tipi di muscolo hanno alcune caratteristiche in comune. Tutti contengono due proteine, actina e miosina, che formano ponti trasversali e fanno contrarre ed espandere il muscolo. Poiché richiedono grandi quantità di energia, tutte le cellule muscolari contengono numerosi mitocondri. Il calcio (Ca²⁺) favorisce la contrazione in tutte le cellule muscolari. Il reticolo sarcoplasmatico è dotato di tubuli T che distribuiscono il calcio lungo tutta la cellula muscolare. Alla giunzione neuromuscolare (dove una cellula nervosa incontra una cellula muscolare) si verifica un evento elettrico sulla superficie del muscolo, che provoca il rilascio di calcio e la successiva contrazione muscolare.

I muscoli scheletrici e il muscolo cardiaco sono composti da unità contrattili fondamentali chiamate sarcomeri. I sarcomeri conferiscono a questi muscoli il loro caratteristico aspetto striato.

Le unità sarcomeriche sono disposte una dopo l’altra all’interno di un muscolo, come mostrato qui.