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Sistema muscolare
Meccanica muscolare
I muscoli
scheletrici nel corpo umano trasmettono la loro forza all'apparato scheletrico,
per mezzo di strutture elastiche ma non molto distendibili, i tendini. In
conseguenza di ciò il muscolo mentre svilupperà la propria forza si accorcerà un
poco e pertanto le strutture elastiche tese tra un muscolo e scheletro si
stirano e si pongono in tensione. Tale tipo di contrazione muscolare, nel corso
della quale la lunghezza del muscolo diminuisce, è detta contrazione
auxotonica.
La
forza muscolare massima misurata in condizioni sperimentali auxotoniche è detta
contrazione massima auxotonica. Essa è molto inferiore alla forza di contrazione
che sviluppa il muscolo restando costantemente ad una determinata lunghezza,
cioè in isometria. Con l'instaurarsi di una contrazione isometrica il
muscolo rilasciato a riposo è tenuto così saldamente alle due estremità, che,
con 1'attivazíone, può sviluppare una forza ma non può accorciarsi. Tuttavia
anche in questo caso gli elementi contrattili delle fibre muscolari (teste di
miosina) possono trasmettere la forza da loro sviluppata soltanto tramite
strutture elastiche ai tendini. 24
Quindi,
per quanto esposto, grazie all'elasticità dei ponti trasversali, un sarcomero
può sviluppare una certa forza anche senza lo scorrimento dei filamenti, ossia
in condizioni sperimentali di rigorosa isometria.
Nel meccanismo dello sviluppo di tale forza isometrica ad opera di un ponte
trasversale, in un primo momento la testa della molecola di miosina (ponte
trasversale) aderisce in posizione verticale al filamento di actina, poi ruota
di 45°. In tal modo, essa tende, come una piccola leva, la struttura elastica
interna del ponte trasversale, il quale probabilmente è costituito dal
colletto situato tra la testa e l'insieme della molecola di miosina.
Lo spostamento che consegue alla flessione di una singola testa di miosina è
molto ridotto e la forza di trazione elastica di un singolo ponte trasversale è
talmente insignificante che almeno un miliardo di ponti trasversali collegati in
parallelo dovrebbero sommare le loro forze per sviluppare 1 nN di forza
muscolare. In questo caso i prolungamenti trasversali dei filamenti di miosina,
tirano, addizionando le loro forze, i filamenti di actina.
Nella
contrazione isometrica i ponti trasversali non si devono ritenere in uno stato
di tensione ininterrotta, anzi, una singola testa di miosina si stacca dal
filamento di actina già dopo 1/100 di secondo e quindi dopo un periodo di riposo
ugualmente breve si lega nuovamente al filamento di actina. Malgrado il ritmico
legarsi e staccarsi dei ponti trasversali, la forza muscolare rimane, in
condizioni fisiologiche costante perché ad ogni momento un numero praticamente
costante di ponti trasversali si trova da un punto di vista statistico in stato
di "adesione e di tensione".
Contrariamente a quanto avviene nel nell'accorciamento del muscolo, contrazione
isotonica, un muscolo non produce alcun lavoro esterno durante il mantenimento
di una tensione, cioè nella contrazione isometrica. (essendo il prodotto peso
x spostamento = zero). Però ad ogni ciclico legarsi e staccarsi dei ponti
trasversali, si ha la produzione di un lavoro interno attuato per distendere le
strutture elastiche dei ponti trasversali che, al momento dello "staccarsi",
viene degradato in calore. Il calor3e di mantenimento e quindi il lavoro di
mantenimento, durante un determinato periodo di tempo, è tanto maggiore quanto
maggiore è il numero dei ponti trasversali che esercitano la trazione sotto
costante di ATP. |
