Come funziona la crescita muscolare? Un viaggio nel mondo del muscolo.
Come funziona la crescita muscolare?
Come funziona davvero la crescita muscolare? Continuano a circolare favole, come quella secondo cui i muscoli crescerebbero a ondate. Nel blog di oggi approfondiamo quindi la struttura della muscolatura e i processi biologici alla base della crescita muscolare.
Struttura del muscolo
Il muscolo è composto da cosiddetti fasci di fibre muscolari. I fasci di fibre muscolari sono le "fibre" di carne visibili ad occhio nudo e hanno un diametro di ca. 100 - 1000 μm. I fasci di fibre muscolari sono a loro volta composti da più fibre muscolari. Le fibre muscolari, cioè le cellule muscolari, hanno un diametro di ca. 10-100 μm (10-100·10-6 m) e possono essere lunghe diversi centimetri. La membrana cellulare della cellula muscolare si chiama sarcolemma e racchiude il sarcoplasma (citoplasma), più nuclei cellulari, mitocondri, sostanze per l'approvvigionamento di ossigeno ed energia, nonché alcune centinaia di miofibrille.
Ogni miofibrilla all'interno della fibra muscolare è suddivisa da cosiddetti dischi Z in scomparti lunghi ca. 2 μm, detti sarcomeri. Il (semi-)sarcomero è l'unità contrattile più piccola del muscolo. Osservate al microscopio (bidimensionale), le miofibrille mostrano bande e linee chiare e scure alternate (da cui la muscolatura striata), causate dalla disposizione dei filamenti (spessi) di miosina II e (sottili) di actina. Un sarcomero si trova tra due linee Z o, in tre dimensioni, tra dischi Z (immagine sotto).
a) Rappresentazione schematica dei componenti principali di un sarcomero (Pradeep K. Luther 2009)
b) Vista di un sarcomero su una sezione longitudinale al microscopio elettronico di un muscolo di pesce (Pradeep K. Luther 2009)
Lo scorrimento dei filamenti
La contrazione muscolare avviene tramite lo scorrimento dei filamenti con energia sotto forma di adenosintrifosfato (ATP). Le teste della miosina con la loro attività ATPasica sono qui i motori. I filamenti di actina e miosina di un sarcomero sono quindi disposti in modo da poter scorrere l'uno sull'altro. Le teste della miosina si legano ai filamenti di actina con un determinato angolo. Attraverso un cambiamento conformazionale nell'area del sito di legame, la cui estensione spaziale è rafforzata dal movimento della regione del collo, la testa della miosina si "piega" e trascina con sé il filamento sottile per oltre 4 nm (4 · 10-9 m). La testa si stacca poi, si ri-"tende" e, dopo un nuovo legame con l'actina, compie il successivo "colpo di remo".
Come funziona la crescita muscolare?
La crescita muscolare consiste nel formare proteine muscolari. Questo avviene attraverso il cosiddetto tasso di sintesi proteica muscolare. Di fronte ad esso si trova il tasso di degradazione proteica muscolare. Se il tasso di sintesi proteica muscolare è quindi superiore a quello di degradazione, viene prodotta più proteina muscolare e il muscolo "cresce".
La sintesi proteica muscolare
La sintesi proteica, in forte semplificazione, avviene così. Nei nuclei cellulari si trova il DNA. Il DNA è una molecola molto lunga che nell'essere umano si presenta sotto forma di cromosomi. In esso è codificato il progetto genetico di tutte le cellule dell'organismo vivente. La produzione delle proteine, però, non avviene nel nucleo ma al suo esterno. Poiché il DNA non può lasciare il nucleo cellulare, l'informazione del DNA deve essere copiata. Le informazioni vengono copiate dal DNA sul cosiddetto RNA. Questo processo si chiama trascrizione. Un segmento di DNA che viene "scritto" su un RNA per una caratteristica ereditaria si chiama gene.
L'mRNA (RNA messaggero) viene trasportato nel citoplasma attraverso i pori nucleari. Nel citoplasma si lega ai ribosomi. I ribosomi traducono l'informazione nella sequenza di amminoacidi della proteina. Questo processo è detto anche traduzione. Gli amminoacidi per la produzione delle proteine muscolari provengono da amminoacidi che si liberano durante la degradazione di altre proteine oppure dall'assunzione di proteine con l'alimentazione. Le proteine muscolari vengono quindi costruite e demolite in ogni momento. Anche adesso tu stai costruendo e demolendo proteine muscolari.
Una cellula muscolare può regolare sia la trascrizione sia la traduzione. Questo avviene ad esempio attraverso stimoli dati dall'allenamento e dall'alimentazione.
