Universidade Federal do Espírito Santo Curso de Psicologia Fisiologia Fisiologia dos Músculos Esqueléticos Élio Waichert júnior Fisiologia do Músculo Estriado Esquelético 1
- 40% do corpo são formados por músculos esqueléticos - 10% do corpo são formados por lisos e cardíaco ANATOMIA FUNCIONAL DO MÚSCULO ESQUELÉTICO Todos os M.E são formados por numerosas fibras (10 a 80 µm) Cada fibra é formada por subunidades menores As fibras se estendem por todo o comprimento do músculo Apenas uma fibra nervosa inerva cada fibra separadamente 2
Banda A Banda I Disco Z Sarcomêro 3
Sarcolema Membrana celular da fibra muscular Na parte terminal da fibra, a membrana se funde com a fibra tendinosa Formação da entese Miofibrilas Milhares de Miofibrilas Apresentam-se por faixas claras e escuras 4
Sarcoplasma Matriz na qual estão suspensas as miofibrilas no citoplasma da Cél.. muscular Retículo Sarcoplasmático Retículo citoplasmático Importante controle na função de contração muscular. Quanto maior a requisição muscular, maior será o retículo sarcoplasmático. MECANISMO GERAL DA CONTRAÇÃO MUSCULAR potencial de ação (P.M) Neurotransmissor Receptores nicotínicos ( canais de sódio) O potencial passa para as fibras musculares O retículo sarcoplasmático libera grande quat.. de cálcio O Cálcio provoca grandes forças atrativas entre os filamentos de actina e de miosina, deslizando entre si Após fração de segundos, os íons cálcio são bombeados de volta ao a retículo 5
MECANISMO GERAL DA CONTRAÇÃO MUSCULAR potencial de ação (P.M) Neurotransmissor Receptores nicotínicos ( canais de sódio) O potencial passa para as fibras musculares O retículo sarcoplasmático libera grande quat.. de cálcio O Cálcio provoca grandes forças atrativas entre os filamentos de actina e de miosina, deslizando entre si Após fração de segundos, os íons cálcio são bombeados de volta ao a retículo 6
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MECANISMO GERAL DA CONTRAÇÃO MUSCULAR potencial de ação (P.M) Neurotransmissor Receptores nicotínicos ( canais de sódio) O potencial passa para as fibras musculares O retículo sarcoplasmático libera grande quat.. de cálcio O Cálcio provoca grandes forças atrativas entre os filamentos de actina e de miosina, deslizando entre si Após fração de segundos, os íons cálcio são bombeados de volta ao a retículo 8
MECANISMO GERAL DA CONTRAÇÃO MUSCULAR potencial de ação (P.M) Neurotransmissor Receptores nicotínicos ( canais de sódio) O potencial passa para as fibras musculares O retículo sarcoplasmático libera grande quat.. de cálcio O Cálcio provoca grandes forças atrativas entre os filamentos de actina e de miosina, deslizando entre si Após fração de segundos, os íons cálcio são bombeados de volta ao a retículo 9
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MECANISMO GERAL DA CONTRAÇÃO MUSCULAR potencial de ação (P.M) Neurotransmissor Receptores nicotínicos ( canais de sódio) O potencial passa para as fibras musculares O retículo sarcoplasmático libera grande quat.. de cálcio O Cálcio provoca grandes forças atrativas entre os filamentos de actina e de miosina, deslizando entre si Após fração de segundos, os íons cálcio são bombeados de volta ao a retículo 11
nmj[1].exe 12
MECANISMO GERAL DA CONTRAÇÃO MUSCULAR potencial de ação (P.M) Neurotransmissor Receptores nicotínicos ( canais de sódio) O potencial passa para as fibras musculares O retículo sarcoplasmático libera grande quat.. de cálcio O Cálcio provoca grandes forças atrativas entre os filamentos de actina e de miosina, deslizando entre si Após fração de segundos, os íons cálcio são bombeados de volta ao a retículo 13
Acoplamento excitação contração 14
MECANISMO GERAL DA CONTRAÇÃO MUSCULAR potencial de ação (P.M) Neurotransmissor Receptores nicotínicos ( canais de sódio) O potencial passa para as fibras musculares O retículo sarcoplasmático libera grande quat.. de cálcio O Cálcio provoca grandes forças atrativas entre os filamentos de actina e de miosina, deslizando entre si Após fração de segundos, os íons cálcio são bombeados de volta ao a retículo CARACTERÍSTICAS MOLECULARES DOS FILAMENTOS Miosina As 2 cadeias pesadas se enrolam em espiral (alfa hélice) Uma dessas extremidades forma a cabeça da miosina 15
ACTINA Formado por 3 componentes protéicos Actina, tropomiosina e a troponina Filamento de actina Duas cadeias de actina-f F enroladas em hélice Filamento de Tropomiosina Frouxamente presas a cadeia de actina-f No estado de repouso, as moléculas de tropomiosina ficam em cima dos sítios de ligação da cadeia de actina, não permitindo a contração. Filamento de troponina Complexo de 3 subunidades Troponina I Troponina T Troponina C 16
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Interação das PONTES CRUZADAS dos filamentos de miosina com os Filamentos de actina 18
myosin2[1].exe 19
Mecanismo Molecular da Contração Muscular No estado relaxado, os filamentos de actina apenas começam a ser sobrepor. No estado Contraído, por outro lado, esses filamentos passam a se sobrepor uns aos outros. O que faz os filamentos de actina deslizarem para o interior do sarcomêro, por entre as fibras de miosina? CONTRAÇÃO: Túbulo transverso (despolarização) Proximidade do retículo Sarcoplasmático Liberação de cálcio para o citoplasma RELAXAMENTO: Repolarização Retorno do cálcio para o retículo 20
ATP como fonte de energia MECANISMO GERAL DA CONTRAÇÃO MUSCULAR potencial de ação (P.M) Neurotransmissor Receptores nicotínicos ( canais de sódio) O potencial passa para as fibras musculares O retículo sarcoplasmático libera grande quat.. de cálcio O Cálcio provoca grandes forças atrativas entre os filamentos de actina e de miosina, deslizando entre si Após fração de segundos, os íons cálcio são bombeados de volta ao a retículo 21
Características da contração muscular como um todo Contração isométrica Contração do músculo sem seu encurtamento. Contração isotônica Contração do músculo com seu encurtamento. Contração Concêntrica Contração Excêntrica 22
Tipos de Fibras Musculares Fibras musculares rápidas e lentas Músculos que reagem rápido Fibras rápidas (M. para explosão) Músculos que respondem com lentidão Fibras lentas (M. posturais) Fibras Rápidas (II) Maiores Retículo sarcoplasmático extenso Grandes quant. de enzimas glicolíticas Menor suprimento sanguíneo Menos mitocôndrias FIBRAS BRANCAS Fibras Lentas (I) Fibras menores Maior quant. De vasos sanguíneos Maior número de mitocôndrias Maior quant. De mioglobina FIBRAS VERMELHAS 23
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Contrações musculares por forças diferentes somação de força Somação por fibras múltiplas Menor estimulação do sistema nervoso, estimula Grupamentos musculares menores, maior estimulação grupamentos maiores Somação por freqüência e tetanização Contrações uma após a outra sem tempo para relaxamento, de modo que as contrações vão se somando Tônus muscular esquelético Mesmo em repouso, os músculos apresentam, certo grau de contração Potenciais de ação oriundos da medula espinhal Fadiga Muscular Contração forte e prolongada leva a um estado de fadiga muscular Diretamente ligado a depleção do glicogênio muscular Câimbras 25
M. Agonistas e Músculos Antagonistas HIPERTROFIA MUSCULAR E ATROFIA MUSCULAR EFEITO DA DESNERVAÇÃO DO MÚSCULO Sinais de degeneração (2 meses) Substituição das fibras musculares por tec. Adiposo e fibroso Contratura Rigor Mortis Enrijecimento muscular após a morte sem potenciais de Ação Perda completa do ATP, necessária para produzir separação das pontes cruzadas O relaxamento só ocorre quando as proteínas são destruídas por autólise 26
Rigor Mortis Enrijecimento muscular após a morte. Perda completa do ATP, necessária para produzir separação das pontes cruzadas O relaxamento só ocorre quando as proteínas são destruídas por autólisea FIM 27
Músculo Liso Fibras menores 20 X menores do que a esquelética Apresentam disposição física diferente do músculo esquelético Tipos: Multiunitário fibras individuais, inervadas por 1 feixe nervoso Cada fibra pode contrair independentemente, e regulada por sinais neurais Íris, piloeretores e membrana nictante 28
Unitário massa global de fibras que se contraem juntas, como 1 só unidade Apresentam junções abertas, ou sejas, livre trânsito de íons por entre as células Vasos sanguíneos, sistema digestivo e útero 29
Processo de Contração A Base química Contém actina e miosina, semelhante ao M.E Não contém o complexo normal da troponina Interagem quase que da mesma maneira que o músculo esquelético Ocorre ativação por íons cálcio e ATP, que é degradado em ADP para fornecer energia 30
A Base Física Não apresenta a mesma posição estriada do que no M.E Corpo denso Núcleo Actina e miosina Actina e Miosina Célula Contraída 31
Comparação entre músculo Liso e esquelético Ciclos Lentos das pontes cruzadas Velocidade muito menor do que no músculo esquelético No entanto, o fator de tempo em que as pontes cruzadas permanecem ligadas é muito maior Possível atividade ATPásica menor no músculo liso Energia necessária para manter a contração do músculo liso Necessita de menor energia para realização da contração Lenta velocidade de fixação Economia global de energia, visto que alguns órgão necessitam de uma contração constante Lentidão do início da contração e do Relaxamento do Músculo liso Contração após 50 a 100 ms de sua excitação Contração completa em meio segundo e redução da força contrátil em 1 a 2 segundos Tempo 30 X maior do que no M.E A força da Contração muscular Apesar dos poucos filamentos e de duração muito prolongada,a força é maior no M.L. Acredita-se que seja pelo período prolongado de fixação das pontes cruzadas 32
Porcentagem de encurtamento do M.L. durante a contração Capacidade de encurtamento maior do que o M.E., não importante com qual contração prévia ele esteja Papel importante em víceras ocas, permitindo grandes alterações de diâmetro Mecanismo de Tranca para a manutenção de contrações muito prolongadas no M.L. Depois de realizada uma contração, o nível de energia necessária para mantê-la reduz muito Manutenção de contrações tônicas prolongadas Relaxamento por estresse do M.L. Capacidade de relaxar ao estado máximo após um tensão Bexiga por exemplo 33
Regulação da contração pelo íons cálcio O M.L não apresenta a troponina A Contração é ativada por mecanismos diferentes: Combinação do cálcio com a calmodulina Ativação da miosinaquinase E fosforilação da cabeça da miosina No lugar da troponina, as Cels. do M.L. apresentam a calmodulina Semelhante a Troponina, porém difere no modo como desencadeia a contração 1. Os íons cálcio se fixam a calmodulina 2. A combinação Calmodulina-cálcio se prende e ativa a miosina-quinase (Fosforila) 3. Quando ocorre a fosforilação, a cabeça adquire a capacidade de se fixar ao filamento de actina, prosseguindo por todo o processo Cessação da contração Através da Miosina-Fosfatase A reversão da fosforilação da miosina depende de outra enzima, a miosina-fosfatase 34
Contração do músculo liso sem potenciais de ação Hipóxia tecidual Hipercapnia Acidose Metabólica Efeitos Hormonais Noraepinefrina Epinefrina Acetilcolina Angiotensina Vasopressina Ocitocina serotonina Histamina Origem do íons Cálcio Músculo esquelético Cálcio do retículo sarcoplasmárico Músculo Liso Cálcio do meio extracelular 35