Contracao muscular

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Contracao muscular

  1. 1. Contração muscular Prof: Marco Aurélio
  2. 2. Músculo cardíaco –autoexcitável e incansável Músculo liso – aparecem em camadas nas paredes viscerais Músculo esquelético – responsável pelos movimentos corporais voluntários que definem nossa psotura corporal
  3. 3. Músculo liso• Contração lenta e involuntária;• Cavéolas que contém Ca2+;• Células fusiformes, mononucleares;• Sem sarcômero e troponina• Corpos densos; – Ex: útero
  4. 4. Músculo estriado cardíaco• Contração involuntária;• Fibras ramificadas com estrias transversais;• Mono ou binucleares (núcleo central);• Discos intercalares (projeções digitiformes) para transmissão homogênea do impulso;
  5. 5. Músculo estriado esquelético• Contração voluntária;• Fibras longas e cilíndricas com estrias transversais;• Núcleo periférico (multinuclear); – Ex.: Língua, bíceps braquial.
  6. 6. Célula muscular• Células alongadas (fibras musculares)• Fibras musculares / miofibrilas / miofilamentos• Sarcômeros são as unidades básicas da contração muscular • Membrana = Sarcolema • Citoplasma = Sarcoplasma • R. Endoplasmático = R. Sarcoplasmático • Mitocôndrias = Sarcosomas
  7. 7. Organização das fibras esqueléticas• Banda A – faixa escura (anisotrópica), presença de actina e miosina;• Banda I – faixa clara (isotrópica), presença de actina, apenas.• Banda H – zona um pouco mais clara no centro da banda A;• Cada filamento grosso fica rodeado por seis finos, formando um hexágono (banda A em corte transversal)• Linha Z – linha transversal escura no centro da banda I, presença de actina apenas;• Linha M – linha transversal escura no centro da banda H, presença de miosina, apenas.
  8. 8. Sarcômero Relaxado Sarcômero Contraído Banda Az M z
  9. 9. Actina• Monômeros denominados actina G, 42000 Da (globular) formam a actina F (filamentosa)• O filamento fino: actina F mais troponina e tropomiosina• Cada monômero se liga a um ADP (sítios ativos).• Cada monômero de actina se liga a uma “cabeça” de miosina.
  10. 10. Troponina e Tropomiosina• Troponinas I, C e T.• Uma extremidade se liga à actina G e a outra à tropomiosina (70000 Da) .• Cálcio liga-se à troponina C• impedem que actina e miosina se liguem.• Estímulo da célula muscular > canal de cálcio se abre no retículo sarcoplasmático > sarcoplasma tem [Ca2+] aumentada.• Ca2+ liga-se à troponina e muda sua conformação, movendo o conjunto troponia-tropomiosina, expondo o sítio ativo de ligação.
  11. 11. Miosina• 2 cadeias pesadas, 4 cadeias leves• Cadeias pesadas: hélices estendidas que se enrolam uma sobre a outra.• Na região do amino terminal cada cadeia pesada há um domínio globular (chamado de S1, subfragmento 1) contendo um sítio onde se dá a hidrólise do ATP. As cadeias leves estão associadas a tais domínios.
  12. 12. Cadeias leves em azul, 20000 Da; cadeias pesadas em rosa, 200000 Da.
  13. 13. • S1 = subfragmento 1 onde se dá a hidrólise da ATP.• S2 pontos de mobilidade, braço e cabeça.
  14. 14. União de 200 ou mais moléculas de miosinaCada molécula tem peso molecular de 480000 Da
  15. 15. Titina e Nebulina• Titina: Maior proteína do corpo (27000 resíduos).• Suas moléculas filamentares fixam miosina e actina.• Acredita-se que a Nebulina (aproximadamente 7000 resíduos) tenha função semelhante a da titina, organizando as unidades de actina no polímero.
  16. 16. Teoria do Walk-Along Assim que há a aproximação entre ascabeças da miosina com os sítios ativos daactina acontece a contração muscular Os movimentos das pontes definem odeslizamento entre os filamentos. A inclinação das cabeças da miosinadepende da acoplação do ATP
  17. 17. Teoria do Walk-Along A ação enzimática das cabeças dasmiosinas quebram o ATP em ADP e Pi, quedeterminam uma mudança conformacional namolécula. Nova molécula de ATP se liga às cabeçasda miosina e o processo tem continuidade. OBS – quanto maior o número de pontes cruzadasformadas maior a força de contração gerada
  18. 18. Mecanismo geral de contração
  19. 19. Mecanismo geral de contração
  20. 20. Mecanismo geral de contração
  21. 21. ATP como fonte energética Quanto maior a quantidade de ATP degradada, maior será o trabalho realizado pela fibra. Isso é denomina de efeito Fenn que teoricamente acontecem assim:• o ATP se liga às cabeças de miosina• há a quebra do ATP em ADP + Pi, gerando o movimento de força que atrai a actina• Quando a cabeça da miosina se liga ao sítio ativo da actina, há uma mudança conformacional que resulata na diminuição da afinidade ao ADP + Pi
  22. 22. ATP como fonte energética• Resultando no movimento de deslizamento entre os filamentos• Em seguida uma nova molécula de ATP se liga às cabeças da miosina modificando a conformação e movimentando as cabeças à frente• Esse processo perdurará enquanto existir necessidade de contração e/ou energia. – Obs: com os limites de trabalho sendo respeitados
  23. 23. Efeito do comprimento do músculo sobre a força de contração Como os músculos apresentam grande quantidade de tec. Conjuntivo edistribuição irregular dossarcômeros, a contração acaba se manifestandocom tensão diferentes ao longo de uma fibra muscular.
  24. 24. Relação entre Velocidade de Contração e a CargaQuando carga é aplicadaao movimento muscular, a velocidade de contração cai proporcionalmente ao aumento da carga. Na carga máxima suportada pelo músculoa velocidade é zero e nãohá contração, ainda que a fibra tenha sido ativada.
  25. 25. Rendimento do Trabalho Muscular A contração de um músculo contra uma carga gerao Trabalho muscular. Nesse caso a energia é transferia do músculo pra acarga externa no intuito de superar a resistência aomovimento. Toda a energia por trás desse rendimento é oriundadas reações químicas das fibras.
  26. 26. Fontes de Energia Muscular É a energia do ATP que desencadeia o mecanismodo “ir para diante” – walk along – uma vez que suaclivagem transfere energia para a contração. Porém, uma menor parte de energia ainda é gastano:• Bombeamento de Ca2+ de volta pro retículo sarcopl.• Bombeamento de Na+ e K+.
  27. 27. Fontes de Energia Muscular Quando o ADP resultante dessas quebras érefosforilado para formar mais ATP, os músculos podemcontinuar seus processos de contração. Entretanto, são necessárias fontes de reserva paraessa reposição energética.
  28. 28. Fontes de Energia Muscular A primeira fonte de energia que é utilizada para areposição energética é a Fosfocreatina. Ela é clivadaimediatamente e sua energia liga um novo íon fosfato aATP. A quantidade dessa molécula é pequena...mas suficiente para dar continuidadedo trabalho, ainda que por poucossegundos.
  29. 29. Fontes de Energia Muscular Uma segunda fonte, capaz de reconstruir ATP e afosfocreatina é o Glicogênio. Sua glicólise leva a umarápida reposição energética convertendo o ADP em ATPou implementar a reserva de fosfocreatina. Existem vantagens no sequestro de energia a partirdo Glicogênio:• Maior velocidade na produção de ATP• Pode ocorrer na ausência de O2 (ainda que acumule restosmetabólicos o que influencia no tempo de sustentação da contração)
  30. 30. Fontes de Energia Muscular A terceira fonte, importante para os movimentosdemorados, é representada pelo Metabolismo Oxidativoque depende das tranformações dos produtos finas daglicólise, dos nutrientes celulares e do Oxigênio. Além do grande uso decarboidratos nas fases iniciais daatividade física, também sãoutilizadas gorduras e, em menorescala proteínas (AA). No início dasatividades físicas o consumo é preferencial para oscarboidrados... Porém, na exaustão, a gordura passa arepresentar a principal fonte energética.
  31. 31. Eficiência da Contração Muscular Da energia fornecidaaos músculos, menos de25% é convertida emtrabalho. A maior partegera Calor. A eficiência máximasó é alcançada quando osmovimentos de contraçãoacontecem com velocidademoderada.
  32. 32. Tipos de Contração MuscularContração Isométrica Também conhecida por contração estática, é a contração muscularque não provoca movimento ou deslocamento articular, sendo que omúsculo exerce um trabalho estático. Não há alteração no comprimento domúsculo, mas sim um aumento na tensão máxima do mesmo. Possui baixo consumo calórico emédia duração e a energia gasta duranteessa contração é dissipada sob a forma decalor. Por possuir essas característicasapresentam rápido ganho de força. Paravisualizarmos o trabalho dessa contraçãobasta observar o trabalho do músculobíceps braquial ao segurar uma cargapesada com os cotovelos em flexão..
  33. 33. Tipos de Contração MuscularContração Isotônica Também conhecida por contração dinâmica, é acontração muscular que provoca um movimento articular. Há alteração docomprimento do músculo sem alterar sua tensão máxima. Possui altoconsumo calórico e geralmente é de rápida duração. A contração isotônicadivide-se em dois tipos: concêntrica e Excêntrica. Concêntrica: o encurtamentodos sarcômeros aproxima as inserçõesmusculares. Ex: levar o alimento à boca Excêntrica: o aumento docomprimento dos sarcômeros realiza ummovimento de alongamento dos músculoafastando as inserções. Ex: devolver umcopo à mesa
  34. 34. Tipos de Fibras Musculares As técnicas anatômicas e histológicas demonstram queo músculo esquelético é um agregado de fibras, controladasindividual e colectivamente em diferentes padrões demovimentos controlados pelo sistema nervoso. Em um mesmo músculo, ou grupo muscular, podemosverificar diferentes tipos de movimentos com elevadacoordenação, indo desde esforços curtos até os prolongados.Assim as Unidades Motoras individuais, que se unem paraformar um músculo inteiro, apresentam característicasdiferentes. Portanto, as respostas adaptativas observadas nomúsculos, dependem da combinação dos vários tipos fibrasque os músculos podem apresentar.
  35. 35. Tipos de Fibras Musculares Fibras Lentas - As fibras esqueléticas da maioria dosmúsculos posturais movimentam-se lentamente - tambémsendo designadas por tipo I - com um limiar de excitabilidademais baixo e uma menor velocidade de condução nervosa, sãonormalmente recrutadas nos movimentos habituais do dia adia e nos esforços de baixa intensidade. Essas Fibras também são chamadasde Músculos Vermelhos devido á presença deMioglobina. Tal proteína tem nos músculospapel semelhante ao da hemoglobina nosangue, transportando mais O2 para asmitocôndrias. Wanderley Cordeiro de Lima
  36. 36. Tipos de Fibras Musculares Fibras Rápidas – Já as fibras dos músculos fásicos contraem e relaxam-se rapidamente, sendo por isso designadas por fibras de contração rápida ou do tipo II. Estas apresentam um limiar de excitabilidade mais alto e uma maior velocidade de condução nervosa, sendo recrutadas para os movimentos Usain Bolt rápidos durante os esforços de alta intensidade.
  37. 37. Fibras Rápidas x Fibras Lentas As diferenças básicas entre os dois tipos de fibras são:• As fibras de contração rápida (FF) têm o dobro do diâmetro das fibrasvermelhas (SF)• As enzimas que promovem a liberação energética são 2 ou 3 vezes maisativas nas fibras rápidas, garantindo o alcance da potência máxima em menostempo• As fibras de contração lenta são organizadas para a resistência e, por isso,possuem mais mitocôndrias, mais mioglobina e maior atividade metabólicaaeróbica.• O número de capilares é maior ao redor das fibras lentas Isso faz com que as fibras rápidas possam produzir quantidadesextremas de potência por alguns segundos... Por outro lado, as de contraçãolenta fornecem resistência e produzem forças prolongadas de contração porvários minutos.
  38. 38. Unidades Motoras Cada motoneurônio sai da medula espinhal e inervavárias fibras musculares. No caso dos músculos pequenos, que devem reagirrapidamente e de forma precisa, existem muitas fibrasnervosas e poucas fibras musculares. Já para os grandesmúsculos, a relação é inversa... Muitas fibras musculares prasó uma fibra nervosa.
  39. 39. Somação das Forças A soma das contrações individuais aumenta a intensidadeda contração como um todos. Isso pode acontecer devido:Somação por fibras Múltiplas: também chamada de somaçãoespacial. As UMs menores são preferencialmente estimuladas...À medida que o sinal aumenta, UMs maiores também começam aser excitadas. Esse mecanismo é conhecido como princípio dotamanho que permite a graduação da força muscular duranteuma contração fraca. Outra característica é que diferentesunidades são estimuladas em momentos diferentes, gerando umaalternância das contrações em sequência
  40. 40. Somação das ForçasSomação por Frequência e Tetanização: a sucessão decontrações alcança um ponto onde cada nova contração aconteceantes que a anterior termine. Com isso a força total de contraçãoé a resultante da soma das forças geradas. Contrações sucessivas ficam tão rápidas que fundem-se,aparentando uma contração uniforme e contínua. Isso configurao quadro de tetanização. Esse quadro leva à força de contração máxima que podealcançar 3 a 4Kg por cm2 de músculo em seu comprimentonormal.
  41. 41. Alteração das Forças de Contração A sequência de contrações leva a um acúmulo de cálcio.Isso somado à crescente incompetência em bombear o cálcio devolta ao retículo aumenta progressivamente a força de contraçãoapós alguns eventos contráteis. Esse fenômeno é chamado de Efeito Escada (Treppe)
  42. 42. Controle Motor
  43. 43. Placa Motora
  44. 44. Fuso muscular eÓrgão tendinoso de Golgi
  45. 45. Contração cardíaca
  46. 46. Mecanismo geral de contração• Estímulo nervoso = liberação de acetilcolina abre canais na fibra muscular (através das proteínas flutuantes na membrana).• Entrada de Na+ para dentro da célula, desencadeando o potencial de ação.• Potencial de ação faz com que o retículo sarcoplasmático libere grande quantidade de cálcio que ativa as forças atrativas entre miosina e actina.• Ligação do ATP e hidrólise liberam energia para que a cabeça de miosina se ligue à actina.• A contração cessa com a retirada do cálcio (bomba de cálcio) para o retículo sarcoplasmático.
  47. 47. Mecanismo geral de contração O mecanismo molecular mais aceito para odeslizamento da actina é o seguinte: Quando a cabeça de miosina se liga à actina háuma mudança nas forças intramoleculares que gerauma atração entre cabeça e braço da miosina, sendoque esta atrai aquela, arrastando junto a actina até quese soltem. Depois de solta, a cabeça da miosina énovamente atraída por um outro sítio ativo da actina,repetindo o processo.
  48. 48. A energia na contração1. Cabeça da miosina quebra ATP, através de ATPase, em ADP e Pi.2. Movimento do complexo troponina-tropomiosina libera sítios de ligação.3. Alteração conformacional gera mudança nas forças intramoleculares = movimento da cabeça da miosina.4. Ligação de outra molécula de ATP após liberação do ADP e Pi faz com que a cabeça de miosina volte ao seu estado normal. Após isso o ciclo reinicia.
  49. 49. Contração no Músculo Liso• Processo chamado de contração regulada por miosina, nele...• os íons de cálcio se ligam a um complexo de enzimas sobre a miosina, chamado Quinase da cadeia leve de calmodulina- miosina;• o complexo de enzimas quebra o ATP em ADP e transfere o Pi diretamente para a miosina, ativando-a;• a miosina forma pontes cruzadas com a actina, como ocorre no músculo esquelético;• quando o cálcio é bombeado para fora da célula, o Pi é removido da miosina por outra enzima;• a miosina fica inativa e o músculo relaxa.
  50. 50. Contração do músculo liso• Despolarização da membrana(estímulo)• Cavéolas do sarcolema contém Ca2+ (meio extracelular);• Migração dos íons Ca2+ para o sarcoplasma (passivo);• Ca2+ se combinam com a calmodulina;• Complexo calmodulina- Ca2+ ativa a enzima cinase da cadeia leve de miosina II, fosforilando-a.• Miosina II fosforilada assume forma de filamento, descobrindo os sítios com atividade de ATPase e se combina com actina;• Liberação de energia do ATP para deformação da cabeça da miosina II e o deslizamento dos filamentos de actina e miosina II uns sobre os outros;
  51. 51. Contração do músculo liso• As proteínas motoras estão ligadas à filamentos intermediários de desmina e vimentina que, por sua vez, se prende aos corpos densos da membrana celular;• Contração da célula.• Durante o relaxamento, os filamentos de miosina diminuem em número, desintegrando-se em componentes citoplasmáticos solúveis (retorno ativo de Ca²+).
  52. 52. Tetania e Fadiga muscular• A estimulação contínua faz com que o músculo atinja um grau máximo de contração, o músculo permanece contraído, condição conhecida como tetania.• Uma tetania muito prolongada ocasiona a fadiga muscular. Um músculo fadigado, após se relaxar, perde por certo tempo, a capacidade de se contrair.• A Fadiga Muscular pode ser definida como declínio da tensão muscular Gabriela Andersen com a estimulação repetitiva e prolongada durante uma atividade.
  53. 53. Tetania e Fadiga muscularO QUE LEVA À FADIGA MUSCULAR?• Deficiência de ATP• incapacidade de propagação do estímulo nervoso através da membrana celular• acúmulo de ácido lático
  54. 54. Rigor mortisO que é? Sinal reconhecível de morte o qual causa um endurecimento (“rigor”) aos membros do cadáverQuando ocorre? Na média, começa entre 3 e 4 horas post mortem, com total efeito do rigor em + ou – 12 horas e finalmente, relaxamento em + ou – 36 horas
  55. 55. Rigor mortisCAUSA BIOQUÍMICA:• Após a morte, o Cálcio pode permear livremente a membrana do retículo sarcoplasmático devido à sua degradação com a morte celular• O sarcoplasma fica com uma concentração elevada de cálcio, formando pontes de ligação miosina-actina• Como o metabolismo energético não mais sintetiza ATP, as bombas de regulação iônicas não mais funcionam (Bomba de Cálcio ATPase)• Em conseqüência o músculo permanece rígido já que as pontes não se libertam
  56. 56. Sarcopenia – perda de força e massa muscular O gráfico abaixo mostra que o número de unidadesmotoras diminui com a idade... Entretanto, exercícios eatividade física mitigam a perda de UMs na terceira idade,salietando quão importante é manter-se ativo.
  57. 57. Tratamento:• Uso de corticóides revigora um pouco a força muscular e a função respiratória• Terapia genética• Importante: O objetivo das pesquisas com células- tronco é poder tratar doenças como as distrofias musculares, que levam à degeneração progressiva dos músculos, por falta de uma proteína específica

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