Contração Muscular. Profa. Dra. Eliane Comoli Depto de Fisiologia da FMRP-USP

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1 Contração Muscular Profa. Dra. Eliane Comoli Depto de Fisiologia da FMRP-USP

2 ROTEIRO DE AULA TEÓRICA: CONTRAÇÃO MUSCULAR 1. Músculo Esquelético: a. proteínas do músculo esquelétrico ou estriado: filamentos de actina e miosina; troponima, tropomiosina. b. placa motora e acoplamento excitação-contração c. papel da acetilcolina dos neurônios motores somáticos 2. Contração Muscular: a. mecanismo de contração muscular b. suprimento adequado de ATP c. velocidade de contração e resistência à fadiga. d. força de contração muscular e unidade motora 3. Mecanismo do Movimento a. contrações isométricas b. contrações isotônicas c. ossos e músculos ao redor de articulações: alavancas e bases de apoio

3 Tipos de Tecido Muscular Músculo Cardíaco: células ramificadas uninucleadas e ligadas por fortes conexões (discos intercalares) com junções comunicantes. Músculo Esquelético: unidos aos ossos do esqueleto e tendões, efetuam os movimentos do corpo. Composto por células longas e cilíndricas multinucleadas. Músculo Liso: órgãos internos e vasos sanguíneos. Composto por células pequenas em forma de fuso.

4 Músculos Esqueléticos

5 Músculos Esqueléticos Mais abundante Geração de Força Sustentação postural Locomoção Respiração Produção de Calor Fornece aa para diversos processos metabólicos

6 Histologia do Tecido Muscular Esquelético A fibra muscular é uma célula longa e cilíndrica com vários núcleos. É composta por miofibrilas. As miofibrilas são constituídas de miofilamentos de proteínas contráteis e elásticas. Fibra Muscular

7 Histologia do Tecido Muscular Esquelético

8 A fibra muscular apresenta retículo sarcoplasmático bastante desenvolvido. O retículo sarcoplasmático é conectados com uma rede de túneis (túbulo T) do sarcolema. É um grande reservatório de Ca +2. As mitocondrias provêem muito do ATP necessário para a contração muscular.

9 O retículo sarcoplasmático se enrola ao redor de cada miofibrila. Os túbulos T permitem que os potenciais de ação entrem rapidamente no interior da fibra.

10 Junção Neuromuscular é a sinápse formada pelo axônio motor e a fibra muscular esquelética. O neurotransmissor liberado na placa motora é a acetilcolina e provoca a despolarização da fibra muscular.

11

12 Placa Motora Fendas Sub-neurais

13

14 Liberação e Recaptação do Ca +2 Especialização da Membrana A potencial de ação provoca alteração que libera Ca +2 do retículo sarcoplasmático para o citosol. O Ca +2 é importante para a contração das miofibrilas musculares.

15 Como ocorre a Liberação de Ca++

16 O acoplamento excitação-contração Acetilcolina gera potencial de ação na fibra muscular

17 O acoplamento excitação-contração Abertura dos canais de Cálcio

18 Anatomia da Fibra Muscular Organização bidimensional e tridimensional do sarcômero Miofibrilas: estrutura cilíndrica da fibra muscular A fibra muscular é composta por vários tipos de proteínas: a) contráteis: actina e miosina; b) regulatórias: tropomiosina e troponina; c) acessórias: titina e nebulina

19 Anatomia da Fibra Muscular Proteínas Contráteis Actina e Miosina As miosinas e actinas dispõem-se paralelamente. O alinhamento dos filamentos no sarcômero está assegurado pelas proteínas acessórias. Proteínas Acessórias As proteínas acessórias são: a) titina: estabilidade e elasticidade b) nebulina: alinha os filamentos de actina.

20 Teoria da Contração pelo Filamento Deslizante Baseia-se na sobreposição das fibras musculares de comprimento fixo deslizando uns sobre os outros num processo que exige energia, resultando na contração muscular. A contração muscular exige ATP e Ca +2. A força gerada pela contração muscular é denominada tensão muscular. A força que empurra o filamento de actina é o movimento das pontes cruzadas de miosina que se ligam a actina.

21 Filamentos da Fibra Muscular Filamento de Miosina Filamento de Actina A miosina é formada por filamentos grossos compostos por moléculas com uma cauda longa e duas cabeças globulares. Na cabeça globular encontram-se sítios de ligação para ATP (domínio motor) e sítio de fixação à molécula de actina. A actina é formada por filamentos finos compostos por moléculas globulares em forma de filamentos enrolados onde situam-se moléculas regulatórias. Cada actina tem um sítio de ligação de miosina.

22 Proteínas Regulatórias Associadas aos filamentos de actina: troponina e tropomiosina A troponina exerce efeito inibitório sobre a tropomiosina para que essa mantenha escondidos os sítios de ligação da miosina na molécula de actina.

23 O Ca +2 inicia a contração unindo-se à troponina, pois desloca a tropomiosina e expôe os sítios de ligação de miosina na actina. Quando o Ca +2 do citosol diminui ele desliga-se da troponina e a tropomiosina retorna a sua posição cobrindo os sítios de ligação da miosina na molécula de actina.

24 Sítios de ligação de ATP e da Actina na cabeça de Miosina A ligação da cabeça de miosina em seu sítio na molécula de actina forma um ângulo de 90, e ativa a ATPase que hidrolisa o ATP da cabeça de miosina e gera o movimento de deslizamento.

25 Sítios de ligação de ATP e da Actina na cabeça de Miosna Estado Relaxado Início da Contração A ligação da miosina com a actina forma um ângulo de 90, e ativa a ATPase que hidrolisa o ATP (ATP ADP + P i ) e essa inclina-se num ângulo de 45.

26 Ciclo de pontes cruzadas causam deslizamento dos Filamentos e Contração Muscular O ATP é necessário para a contração muscular e para o relaxamento muscular.

27 Impulso nervoso

28

29 Eventos na Junção Neuromuscular Acoplamento Excitação-Contração Pontes cruzadas e contração muscular

30 Um único potencial de ação em uma fibra muscular evoca uma única contração muscular. A contração de um músculo varia de fibra para fibra: a) na velocidade com que elas desenvolvem a tensão, b) tensão máxima que alcançam; c) e duração da contração

31 Relação entre carga e Contração Muscular A velocidade máxima ocorre quando não há carga sobre o músculo. Quando a carga excede a habilidade do músculo mover-se, a velocidade de encurtamento torna-se zero e a contração é isométrica (tensão sem encurtamento).

32 Tipos de Contração Muscular Isométrica Isotônica

33 Característica da Contração do Músculo como um todo. Contração Isotônica: o músculo encurta durante a contração e sua tensão permance constante.

34 Característica da Contração do Músculo como um todo. Contração Isométrica: o músculo não se encurta durante a contração havendo registro da força (tensão) gerada pela contração.

35 Contração Isométrica e Isotônica Músculo em repouso Contração Isométrica Contração Isotônica músculo não encurtado maior encurtamento do sarcômero sarcômero encurtado encurtamento do músculo geração de força estiramento de elementos elásticos

36

37 A força de contração aumenta com a Somação das Contrações Musculares Abalos únicos A contração simples não representa a força máxima que a fibra muscular pode desenvolver. Se os estímulos repetidos estão separados por longos intervalos de tempo a fibra muscular tem tempo de relaxar completamente entre os dois. Somação A força gerada pela contração de uma fibra muscular simples pode ser aumentada pelo incremento da velocidade (frequência) com que os potenciais de ação estimulam a fibra muscular. Esse processo é conhecido como somação. Se os estímulos repetidos estão separados por intervalos curtos de tempo a fibra muscular não terá relaxado resultando em contração mais forte.

38 A força de contração aumenta com a Somação das Contrações Musculares Somação que leva à tetania incompleta Se os potenciais de ação continuam em alta frequência o relaxamento entre as contrações diminui até que as fibras alcancem um estado de contração máxima (tetania incompleta). Somação que leva à tetania completa Se a taxa de estímulo é alta suficiente para que a fibra muscular não tenha tempo de relaxar (tetania completa).

39 Contração Isométrica produzida por estímulos múltiplos

40 Somação e Tetania

41 Fadiga Muscular A fadiga muscular é a condição em que um músculo não é mais capaz de gerar ou sustentar a produção de potência esperada. É influenciada por: a. intensidade e duração da atividade contrátil; b. se está usando metabolismo aeróbico ou anaeróbico; c. composição do músculo; d. nível de condicionamento físico do indivíduo.

42 Fadiga Muscular Vários fatores tem sido propostos como fundamentais na fadiga. a. mudanças na composição iônica da fibra muscular após numerosas contrações; b. depleção dos nutrientes musculares; c. raramente diminuição da produção do neurotransmissor; Fadiga Central: inclui sentimentos subjetivos de cansaço e um desejo de cessar a atividade. Essa fadiga parece preceder à fadiga fisiológica.

43 A Contração do Músculo depende dos tipos e do número de Unidades Motoras.

44 Unidade Motora constitui-se de 1 neurônio motor e o conjunto de fibras musculares por ele inervadas. O número de fibras inervadas por um neurônio é variável, mas são do mesmo tipo.

45 Aumento gradual na tensão muscular são mediados por recrutamento ordenado de diferentes tipos de unidades motoras como pelo aumento na freqüência de disparo dos motoneurônios.

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