Cosa succede quando un muscolo si contrae?

La contrazione muscolare è il processo mediante il quale le cellule muscolari si accorciano, generando forza e movimento. Implica una serie complessa di eventi che si verificano a livello molecolare e cellulare. Ecco una panoramica generale di ciò che accade quando un muscolo si contrae:

1. Potenziale d'azione:

- Quando un muscolo riceve un segnale dal sistema nervoso, viene generato un impulso elettrico noto come potenziale d'azione.

- Il potenziale d'azione viaggia lungo la membrana superficiale della fibra muscolare, provocandone la depolarizzazione.

2. Rilascio di calcio:

- La depolarizzazione della membrana della fibra muscolare innesca il rilascio di ioni calcio (Ca2+) dal reticolo sarcoplasmatico (SR), che è la riserva interna di calcio della cellula muscolare.

3. Interazione calcio-troponina:

- Gli ioni calcio si legano alla troponina, una proteina regolatrice situata sui filamenti sottili (filamenti di actina) all'interno della fibra muscolare.

4. Interazione miosina-actina:

- Il legame del calcio alla troponina provoca un cambiamento conformazionale che espone un sito di legame sull'actina per la testa della miosina, una proteina motrice.

- Le teste di miosina si legano al sito di legame esposto sull'actina, formando ponti trasversali tra i filamenti spessi (filamenti di miosina) e i filamenti sottili.

5. Colpo di potenza:

- Le teste di miosina subiscono un cambiamento conformazionale, che genera forza tirando i sottili filamenti verso il centro del sarcomero (l'unità ripetitiva della fibra muscolare).

- Questo scorrimento dei filamenti sottili oltre quelli spessi provoca la contrazione muscolare.

6. Idrolisi dell'ATP:

- L'energia necessaria per il colpo di potenza proviene dall'idrolisi dell'adenosina trifosfato (ATP) da parte della miosina.

- Ciascuna testa di miosina contiene un enzima ATPasi che scompone l'ATP in adenosina difosfato (ADP) e fosfato inorganico (Pi), liberando energia.

7. Rilassamento muscolare:

- Quando lo stimolo elettrico termina, gli ioni calcio vengono pompati nuovamente nel SR tramite pompe calcio.

- Quando i livelli di calcio diminuiscono, il complesso troponina-tropomiosina ritorna alla sua posizione originale, bloccando il sito di legame sull'actina.

- Le teste di miosina si staccano dall'actina e la fibra muscolare si rilassa.

La contrazione e il rilassamento coordinati delle fibre muscolari consentono il movimento, comprese le contrazioni dei muscoli scheletrici per i movimenti volontari, le contrazioni del muscolo cardiaco per la funzione cardiaca e le contrazioni della muscolatura liscia per i movimenti involontari come la digestione e la regolazione dei vasi sanguigni.