Il modello dello scorrimento dei filamenti

Quando un sarcomero si accorcia, né l'actina né la miosina diventano più corte. Scorrono l'una sull'altra.

Due tipi di filamento

Se osservi una fibra muscolare scheletrica con un potente microscopio, vedi bande scure e chiare alternate. Il disegno deriva da due tipi di filamenti proteici presenti in ogni sarcomero. I filamenti sottili sono costituiti soprattutto da actina, avvolta come due fili di perle, lungo la quale si trovano le proteine regolatrici tropomiosina e troponina. Sono ancorati ai dischi Z alle estremità del sarcomero e si dirigono verso il centro. I filamenti spessi sono fatti di miosina, circa 300 molecole ciascuno. Si trovano al centro, tenuti insieme in corrispondenza della linea M; le loro teste sporgono verso i filamenti sottili ovunque, tranne che in un tratto centrale privo di teste.

I nomi delle bande

Le bande prendono il nome dal loro aspetto. La banda A è quella scura e la sua larghezza corrisponde alla lunghezza dei filamenti spessi, alle cui parti esterne si sovrappongono i filamenti sottili. La banda I è la zona chiara ai due lati di un disco Z, dove si trovano solo filamenti sottili. La zona H è la parte centrale più chiara della banda A, con soli filamenti spessi; al suo centro corre la linea M. Un sarcomero va da un disco Z al successivo, quindi comprende un'intera banda A e mezza banda I a ciascuna estremità.

Che cosa cambia e che cosa resta uguale

Confronta un sarcomero rilassato con uno contratto: cambiano tre cose. I dischi Z si avvicinano, la banda I si restringe e la zona H si restringe. La banda A mantiene esattamente la stessa larghezza. Se fossero i filamenti ad accorciarsi, anche la banda A si restringerebbe. Poiché non accade, i filamenti devono mantenere la propria lunghezza e scorrere gli uni sugli altri, aumentando la zona di sovrapposizione. Questa spiegazione prende il nome di modello dello scorrimento dei filamenti. Alla contrazione completa i filamenti sottili e spessi si sovrappongono completamente e la banda I quasi scompare.

Trascina il cursore Contrazione nel modello e leggi i numeri nell'angolo. Il sarcomero, la banda I e la zona H diventano progressivamente più piccoli. La banda A mantiene la stessa percentuale per tutto il movimento.

Chi tira che cosa

I filamenti spessi restano fermi e quelli sottili si muovono. Le teste di miosina afferrano i filamenti sottili e li tirano verso la linea M; poiché i filamenti sottili sono fissati ai dischi Z, anche questi vengono trascinati verso l'interno. Le teste sulla metà sinistra di un filamento spesso tirano in una direzione, quelle sulla metà destra nella direzione opposta: entrambe le estremità del sarcomero si avvicinano così al centro. I sarcomeri vicini condividono i dischi Z, perciò quando ogni sarcomero di una miofibrilla si accorcia un poco, la miofibrilla e poi l'intera fibra si accorciano molto.

Troppo lungo o troppo corto

Le teste di miosina possono afferrare l'actina solo dove i due tipi di filamento si sovrappongono: la lunghezza di un sarcomero influisce quindi sulla tensione che può sviluppare. È la relazione lunghezza-tensione. I sarcomeri producono la massima tensione fra circa l'80 e il 120 percento della lunghezza di riposo. Se allunghi molto un sarcomero oltre questo intervallo, la sovrapposizione diminuisce e meno teste riescono a raggiungere l'actina. Se lo comprimi molto, i filamenti sottili superano le ultime teste e si affollano al centro: la tensione diminuisce di nuovo. Un sarcomero allungato al punto da eliminare ogni sovrapposizione non potrebbe sviluppare tensione, ma normalmente il tessuto connettivo e altre proteine del muscolo lo impediscono.

Questo è materiale didattico su come è fatto e come funziona il corpo. Non è un consiglio medico e non serve a diagnosticare o curare nessuno.