EXERCÍCIOS SOBRE FISIOLOGIA DA CONTRAÇÃO MUSCULAR

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1 Lista de exercícios SOBRE FISIOLOGIA DA CONTRAÇÃO MUSCULAR 1) (UFMG 2003) Observe a figura abaixo, onde estão representados alguns aspectos da organização estrutural do músculo esquelético. a) Nomeie a célula assinalada com A e explique a importância da estrutura B para a função da célula A. b) Atualmente, a aplicação de BOTOX toxina produzida pela bactéria Clostridium botulinum tem sido utilizada para diminuição de rugas de expressão na região superior da face. Geralmente, seu efeito duração alguns meses. Considerando a sequencia de eventos representados na figura II, a qual simula um detalhe da região C assinalada na figura I, cite a provável etapa X, Y ou Z de atuação do botox, justificando sua resposta. c) Cite e explique uma vantagem associada ao fato de os neurotransmissores serem encontrados no interior de vesículas envolvidas por membrana. 2) (ESCS 2007) A aplicação de Botox (toxinas botulínicas) tem se mostrado eficaz no tratamento de rugas de expressão causadas por contrações musculares constantes. O diagrama A mostra uma visão esquemática da junção entre o axônio de neurônio motor e uma fibra muscular (junção neuromuscular). O gráfico B mostra o número de vesículas sinápticas que se fundem com a membrana plasmática do neurônio antes e depois do momento (indicado pela seta) de uma injeção local de Botox. O efeito do Botox sobre as rugas de expressão ocorre porque: a) diminui a liberação de neurotransmissores na junção neuromuscular, o que reduz a contração muscular; b) diminui a liberação de neurotransmissores na junção neuromuscular, o que aumenta a contração muscular; c) aumenta a liberação de neurotransmissores na junção neuromuscular, o que impede a contração muscular; d) não há absorção de neurotransmissores pelos neurônios, o que impede a contração muscular; e) não há absorção de neurotransmissores pelas células musculares, o que aumenta a contração muscular. 3) Considere as seguintes representações de um músculo esquelético e as faixas indicadas pelas letras da figura ao lado e julgue os itens a seguir, colocando V para os verdadeiros e F para os falsos. Justifique os itens falsos. (1) A faixa A, denominada de Banda A (anisotrópica), corresponde à justaposição de moléculas de actina e miosina. (2) A faixa B corresponde ao sarcômero que vai de uma linha Z a outra. (3) A faixa C, denominada Banda I (isotrópica), corresponde a uma região onde são encontradas apenas moléculas de miosina. (4) A zona H situa-se no centro da Banda A (faixa A) e se reduz na 1 5

2 contração muscular. 4) Observe a figura ao lado, onde estão representados alguns aspectos da organização estrutural do músculo esquelético. a) Nomeie todas as estruturas representadas pelas letras e números. b) Explique a importância da estrutura 5 para a função da fibra muscular, detalhando os papeis das estruturas numeradas de 8 a 11 no mecanismo de acoplamento excitação-contração. 5) (PISM-UFJF) Observe a figura ao lado e identifique o tipo de músculo encontrado em A e B: Observe a figura ao lado e identifique o tipo de músculo encontrado em A e B: A. B. b) Considerando o processo de respiração celular realizado pela célula muscular presente em A, analise a afirmativa abaixo. Você concorda com ela? Justifique sua resposta. Um corredor que irá participar de uma competição de longa distância ( metros) deve começar a corrida com o mesmo ritmo de um outro que irá correr numa prova de curta distância (100 metros). c) Com referência ao tipo de músculo identificado em B, qual a sua relação com o peristaltismo do esôfago, estômago e intestino? Quais as consequências dessa relação no processo digestivo? 6) (UNICAMP/2007) As pessoas são incentivadas a praticar atividades físicas visando uma vida saudável. Especialistas em fisiologia do exercício determinaram a percentagem de fibras do tipo I e do tipo II encontradas em músculos estriados esqueléticos de quatro grupos de pessoas: atletas maratonistas(*), atletas velocistas(**), pessoas sedentárias e pessoas com atividade física moderada. Os resultados desse estudo são mostrados na figura abaixo. (*) corredores de longas distâncias (**) corredores de curtas distâncias (ex.: 100 metros) TABELA Fibra muscular tipo I Contração lenta Metabolismo aeróbico Alta densidade de mitocôndrias Fibra muscular tipo II Contração rápida Metabolismo anaeróbico Baixa densidade de mitocôndrias (Figura e tabela adaptadas de Fox, E.L; Mathews, D.K. Bases Fisiológicas da Educação Física e dos Desportos.Rio de Janeiro: Editora Guanabara, 1986, p ) 2 5

3 a) Analise as informações da tabela e indique, entre os quatro grupos de pessoas (A, B, C ou D), mostrados na figura, qual grupo corresponde aos maratonistas e qual grupo corresponde aos velocistas. Justifique. b) Se os dois grupos de atletas não fizerem um treinamento adequado, pode ocorrer nesses atletas dor muscular intensa durante ou após uma competição. A que se deve essa dor muscular? Explique. 7) (UNICAMP/2001) Ciência ajuda natação a evoluir. Com esse título, uma reportagem do jornal O Estado de S. Paulo sobre os jogos olímpicos (18/09/00) informa que: Os técnicos brasileiros cobiçam a estrutura dos australianos: a comissão médica tem 6 fisioterapeutas, nenhum atleta deixa a piscina sem levar um furo na orelha para o teste do lactato e a Olimpíada virou um laboratório para estudos biomecânicos tudo o que é filmado em baixo da água vira análise de movimento. a) O teste utilizado avalia a quantidade de ácido láctico nos atletas após um período de exercícios. Por que se forma o ácido láctico após exercício intenso? b) O movimento é a principal função do músculo estriado esquelético. Explique o mecanismo de contração da fibra muscular estriada. 8) A figura ao lado esquematiza o coração humano. a) Em qual das câmaras do coração, identificadas por A, B, C D, chega o sangue rico em O 2? b) Em qual dessas câmaras chega o sangue rico em CO 2? c) Qual dos vasos, identificados por I, II, III e IV, leva sangue do coração para os pulmões? d) Qual desses vasos traz sangue dos pulmões? e) Algumas crianças nascem com um defeito no coração denominado comunicação interventricular, ou seja, uma comunicação entre os dois ventrículos. Que consequência imediata o defeito traz para a circulação sanguínea da criança? f) Os ventrículos direito e esquerdo possuem volume interno similar e ejetam o mesmo volume de sangue a cada contração. No entanto, a parede ventricular esquerda é cerca de 4 vezes mais espessa do que a direita. Como se explica essa diferença em função do trabalho realizado pelos ventrículos? g) O miocárdio não entra em contato direto com o sangue contido nas cavidades do coração, sendo irrigado por artérias denominadas coronárias. Em muitas doenças cardíacas, ocorre o bloqueio (entupimento) das artérias coronárias, o que pode levar a lesões no miocárdio. Uma abordagem experimental para o tratamento de bloqueios coronarianos, testada com sucesso em animais, consiste em fazer minúsculos furos nas paredes internas do ventrículo esquerdo. Por que esse tratamento é eficaz no caso do ventrículo esquerdo, mas não no caso do ventrículo direito? 9) Os números abaixo correspondem a alguns eventos relacionados ao trabalho do músculo cardíaco. Nas colunas dos parênteses estão relacionadas as estruturas responsáveis por cada um dos eventos. Enumere a 2ª coluna de acordo com a 1ª. 1 - contração das aurículas 2 - contração dos ventrículos 3 - diminuição da frequência cardíaca 4 - aceleração da frequência cardíaca ( ) feixe de Hiss ( ) nódulo sino-atrial ( ) terminações nervosas que liberam noradrenalina ( ) terminações nervosas que liberam acetilcolina 10) Em um exame médico de rotina com o cardiologista da família, um jovem descobre que sua pressão arterial é igual a 12/8 e que sua frequência de batimentos cardíacos é de 70 batimentos/minuto. a) Qual o significado fisiológico do valor 12/8 obtido para a pressão arterial? b) Explique resumidamente como funciona o sistema elétrico do coração na geração e propagação do potencial de ação. 11) Os cardiomiócitos são células altamente diferenciadas e logo após os primeiros anos de vida param de se multiplicar, desta forma, o crescimento do coração é consequência da hipertrofia (aumento no tamanho e volume celular) e não da hiperplasia celular (aumento no número de células). A morte dos cardiomiócitos, como consequência de um infarto do miocárdio, por exemplo, faz uma fibrose ventricular, que dependendo da extensão pode levar à insuficiência cardíaca. (Texto adaptado de Acta Veterinaria Brasilica, v.3, n.3, p , 2009). Em relação ao tema e conhecimentos correlatos, responda: Como a fibrose ventricular pode levar à insuficiência cardíaca? Considere na sua explicação o funcionamento do sistema elétrico do coração na geração e propagação do potencial de ação. 12) Arritmia. Esse é o nome dado às alterações na frequência cardíaca. As arritmias apresentam uma diversidade de causas, gravidade e mecanismos de ocorrência. Isso significa que durante uma arritmia, o coração pode bater muito rápido, muito devagar ou de forma irregular. Normalmente, essas alterações se traduzem para o paciente como uma sensação de palpitação no peito ou de irregularidade no batimento cardíaco. Podem também ocorrer tonturas, suor 3 5

4 frio, sensação de dor no peito, falta de ar ou mesmo desmaios. Em geral as arritmias são mais comuns em pessoas com problemas cardíacos tais como doença valvular, miocardiopatia ou doença coronária. Entretanto, podem também ocorrer em pessoas com corações absolutamente normais, sendo precipitadas por fatores externos como uso de drogas estimulantes (café e cigarro, por exemplo) ou depressoras (álcool, por exemplo) e estresse. Para diagnosticála, é necessário um eletrocardiograma (ECG), que mostra a atividade elétrica do coração. Observe os resultados de ECGs apresentados abaixo: Baseando-se no texto, nos ECGs e em conhecimentos correlatos, responda: a) Qual dos dois indivíduos pode estar sofrendo de arritmia? Justifique mediante cálculos das frequências cardíacas dos indivíduos, cujos ECGs estão representados nas figuras I e II. b) Cite, respectivamente, uma situação não apresentada no texto, que poderia justificar o resultado do ECG apresentado na figura I e uma situação que poderia representar o resultado obtido na figura II. c) Levando em conta a atividade elétrica normal e o controle nervoso do coração, justifique a frequência apresentada no ECG da figura I. 13) O coração de um recém-nascido saudável costuma bater entre 120 e 140 vezes por minuto, pois seus sistemas de regulação do sistema circulatório ainda não estão bem desenvolvidos. A frequência cardíaca maior ajuda a fornecer mais oxigênio ao coração dos bebês. Conforme eles crescem, os batimentos vão diminuindo. Décadas mais tarde, na idade adulta, os batimentos provavelmente serão mais espaçados ainda, numa faixa entre 60 e 80 bpm (batimentos por minuto) em repouso. (Texto adaptado de Mundo Estranho, Ed. Abril). Observe os resultados de eletrocardiogramas (ECGs) apresentados abaixo: 4 5 Baseando-se no texto, nos ECGs e em conhecimentos correlatos, responda: a) Qual dos dois ECGs poderia representar, respectivamente, as frequências cardíacas de um recém-nascido e de um adulto normal em repouso? Justifique mediante cálculos das frequências cardíacas dos indivíduos cujos ECGs estão representados nas figuras I e II. b) Em determinadas situações, o coração de um adulto normal trabalha em uma frequência semelhante à do recém-nascido. Cite três dessas situações. c) Levando em conta o controle nervoso do coração, justifique a frequência apresentada no item b. Inclua na sua resposta o neurotransmissor associado a este tipo de estimulação. 14) E de repente... POW! a bola acerta em cheio o peito do jogador. Imediatamente o garoto cai morto no chão, vítima de um dos casos raros e misteriosos registrados na literatura médica a chamada Commotio Cordis ou comoção cardíaca. A Commotio Cordis é um trauma direto na região anterior-esquerda do tórax, que pode levar a uma arritmia cardíaca muito grave, chamada de fibrilação ventricular. Pode ser comparada a uma espécie de curtocircuito do coração, que leva a uma instabilidade elétrica do órgão. Vale ressaltar que não é qualquer pancada no peito que provoca esse quadro clínico. O traçado eletrocardiográfico revela que ela deve acontecer 15 a 30 milissegundos antes do pico da onda T do ciclo cardíaco. Uma pancada nesse momento pode ser fatal. a) Explique por que apenas na onda T ocorre o risco dos indivíduos sofrerem a Commotio Cordis ao receberem uma pancada no peito. b) A ativação de canais iônicos de potássio no sarcolema das fibras cardíacas tem sido apontada como candidata a contribuir para a iniciação da fibrilação ventricular. Explique o possível mecanismo envolvido. 15) Taquicardia pode ser sintoma da síndrome de Wolf-Parkinson-White. A síndrome de Wolf-Parkinson-White, doença cardíaca congênita, foi descrita pela primeira vez em Caracteriza-se pela presença de um "feixe de fios elétricos" excedente no coração do portador. Isso às vezes gera "curto-circuito" no miocárdio, desencadeando o principal sintoma: taquicardia. Segundo as pesquisas, a síndrome atinge 0,3% dos brasileiros, sendo que cerca de 80% dos portadores vivem com a anomalia sem sintomas. Porém, nos 20% restantes, o problema pode levar à morte súbita. A anomalia permite que o coração atinja frequências elevadas, de até 300 batimentos por minuto. A manifestação de taquicardia pode iniciar-se em qualquer fase da vida, com duração que varia de alguns

5 segundos até horas. A taquicardia pode vir acompanhada de palidez, sudorese e mal-estar. Nessa situação, o coração vive um quadro inusitado de stress intenso, como se estivesse "correndo" uma maratona. Pacientes sem sintomas, que não apresentam risco de morte súbita, não precisam se tratar, mas precisam realizar exames médicos periódicos de acompanhamento. Nos casos mais graves o médico pode lançar mão de medidas clínicas, remédios antiarrítmicos, cardioversão elétrica (aplicação de um choque no tórax) e, finalmente, cirurgia (localiza-se e interrompe-se a corrente elétrica anômala, desativando o "curto-circuito" causador da taquicardia). A estimulação do nervo vago (fibras colinérgicas) através da indução do vômito e lavagem do rosto com água fria e/ou massagem do seio carotídeo (no pescoço) é uma medida clínica que também interrompe a taquicardia (Ricardo A. Maldonado, cardiologista assistente da Unidade de Terapia Intensiva (UTI) da Santa Casa de Misericórdia de São Paulo e diretor do Centro Médico Berrini). a) Explique qual a relação entre a estimulação do nervo vago e a interrupção da taquicardia. b) Abaixo estão apresentadas figuras de quatro ECG anormais. Explique de que maneira cada um dos ECGs apresentados poderia representar o ECG de uma pessoa com a síndrome de Wolf-Parkinson-White. 16) A fibrilação atrial é uma arritmia cardíaca, onde o estímulo elétrico que inicia o ciclo cardíaco não se origina no nódulo sinoatrial, mas sim no músculo atrial. É a taquicardia mais frequente no consultório dos cardiologistas e sua prevalência aumenta com o avanço da idade, atingindo mais de 10% dos idosos acima de 70 anos. Em vez de um único estímulo elétrico viajar até o nódulo atrioventricular, muitos impulsos originados nos dois átrios competem para atravessar o nódulo atrioventricular. Este, por sua vez, promove uma filtração desses impulsos e só deixa passar alguns, proporcionando um ritmo irregular. Em relação ao tema e conhecimentos correlatos, responda: a) A fibrilação atrial é possível devido à comunicação por contato direto entre as células atriais. Que tipos de junções presentes nos discos intercalares seriam responsáveis por esta comunicação? Justifique. b) Tanto no funcionamento cardíaco normal quanto na fibrilação atrial o nódulo atrioventricular retarda o impulso vindo dos átrios. O que torna isto possível? 17) Compare os músculos esquelético, cardíaco e liso em relação a: - características e estrutura geral: estriações transversais, células, núcleo, discos intercalares, junções gap ou comunicantes, contração, retículo sarcoplasmático e sistema T, fonte interna de Ca 2+ para a contração, inervação; - unidades contráteis; - potencial de ação; - neurotransmissor; - acoplamento excitação-contração. 18) A tabela mostra os efeitos da ação de dois importantes componentes do sistema nervoso humano. X Contração da pupila Redução dos batimentos cardíacos Estímulo dos movimentos peristálticos do estômago e dos intestinos Y Dilatação da pupila Aumento dos batimentos cardíacos Inibição dos movimentos peristálticos do estômago e dos intestinos a) A que correspondem X e Y? b) Qual o nome das moléculas sinalizadoras liberadas, respectivamente, por X e Y? c) Em uma situação de emergência, como a fuga de um assalto, por exemplo, qual deles será ativado de maneira mais imediata? Forneça um outro exemplo, diferente dos da tabela, da ação desse componente do sistema nervoso coração. d) Descreva o mecanismo molecular de acoplamento excitação-contração envolvido no estímulo dos movimentos peristálticos do estômago e dos intestinos, a partir do efeito de X. 5 5