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Contração muscular
   Prof: Marco Aurélio
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
Músculo liso
•   Contração lenta e involuntária;
•   Cavéolas que contém Ca2+;
•   Células fusiformes, mononucleares;
•   Sem sarcômero e troponina
•   Corpos densos;
    – Ex: útero
Músculo estriado cardíaco
•   Contração involuntária;
•   Fibras ramificadas com estrias transversais;
•   Mono ou binucleares (núcleo central);
•   Discos intercalares (projeções digitiformes)
    para transmissão homogênea do impulso;
Músculo estriado esquelético



• Contração voluntária;
• Fibras longas e cilíndricas com estrias
  transversais;
• Núcleo periférico (multinuclear);
  – Ex.: Língua, bíceps braquial.
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
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.
Sarcômero Relaxado




    Sarcômero Contraído
         Banda A




z           M             z
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.
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.
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.
Cadeias leves em azul, 20000 Da; cadeias pesadas em rosa, 200000 Da.
• S1 = subfragmento 1 onde se dá a hidrólise da ATP.
• S2 pontos de mobilidade, braço e cabeça.
União de 200 ou mais moléculas de miosina




Cada molécula tem peso molecular de 480000 Da
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.
Teoria do Walk-Along
    Assim que há a aproximação entre as
cabeças da miosina com os sítios ativos da
actina acontece a contração muscular
    Os movimentos das pontes definem o
deslizamento entre os filamentos.
    A inclinação das cabeças da miosina
depende da acoplação do ATP
Teoria do Walk-Along
   A ação enzimática das cabeças das
miosinas quebram o ATP em ADP e Pi, que
determinam uma mudança conformacional na
molécula.
   Nova molécula de ATP se liga às cabeças
da miosina e o processo tem continuidade.

          OBS – quanto maior o número de pontes cruzadas
formadas maior a força de contração gerada
Mecanismo geral de contração
Mecanismo geral de contração
Mecanismo geral de contração
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
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
Efeito do comprimento do músculo
    sobre a força de contração
   Como os músculos
   apresentam grande
    quantidade de tec.
       Conjuntivo e
distribuição irregular dos
sarcômeros, a contração
 acaba se manifestando
com tensão diferentes ao
   longo de uma fibra
        muscular.
Relação entre Velocidade de
         Contração e a Carga
Quando carga é aplicada
ao movimento muscular,
      a velocidade de
       contração cai
  proporcionalmente ao
    aumento da carga.
    Na carga máxima
 suportada pelo músculo
a velocidade é zero e não
há contração, ainda que a
 fibra tenha sido ativada.
Rendimento do Trabalho Muscular
      A contração de um músculo contra uma carga gera
o Trabalho muscular.
      Nesse caso a energia é transferia do músculo pra a
carga externa no intuito de superar a resistência ao
movimento.




       Toda a energia por trás desse rendimento é oriunda
das reações químicas das fibras.
Fontes de Energia Muscular
       É a energia do ATP que desencadeia o mecanismo
do “ir para diante” – walk along – uma vez que sua
clivagem transfere energia para a contração.
       Porém, uma menor parte de energia ainda é gasta
no:

• Bombeamento de Ca2+ de volta pro retículo sarcopl.
• Bombeamento de Na+ e K+.
Fontes de Energia Muscular
       Quando o ADP resultante dessas quebras é
refosforilado para formar mais ATP, os músculos podem
continuar seus processos de contração.
       Entretanto, são necessárias fontes de reserva para
essa reposição energética.
Fontes de Energia Muscular
       A primeira fonte de energia que é utilizada para a
reposição energética é a Fosfocreatina. Ela é clivada
imediatamente e sua energia liga um novo íon fosfato a
ATP.
       A quantidade dessa molécula é pequena...
mas suficiente para dar continuidade
do trabalho, ainda que por poucos
segundos.
Fontes de Energia Muscular
       Uma segunda fonte, capaz de reconstruir ATP e a
fosfocreatina é o Glicogênio. Sua glicólise leva a uma
rápida reposição energética convertendo o ADP em ATP
ou implementar a reserva de fosfocreatina.
       Existem vantagens no sequestro de energia a partir
do Glicogênio:
• Maior velocidade na produção de ATP
• Pode ocorrer na ausência de O2 (ainda que acumule restos
metabólicos o que influencia no tempo de sustentação da contração)
Fontes de Energia Muscular
        A terceira fonte, importante para os movimentos
demorados, é representada pelo Metabolismo Oxidativo
que depende das tranformações dos produtos finas da
glicólise, dos nutrientes celulares e do Oxigênio.
         Além do grande uso de
carboidratos nas fases iniciais da
atividade física, também são
utilizadas gorduras e, em menor
escala proteínas (AA). No início das
atividades físicas o consumo é preferencial para os
carboidrados... Porém, na exaustão, a gordura passa a
representar a principal fonte energética.
Eficiência da Contração Muscular
       Da energia fornecida
aos músculos, menos de
25% é convertida em
trabalho. A maior parte
gera Calor.
       A eficiência máxima
só é alcançada quando os
movimentos de contração
acontecem com velocidade
moderada.
Tipos de Contração Muscular
Contração Isométrica
         Também conhecida por contração estática, é a contração muscular
que não provoca movimento ou deslocamento articular, sendo que o
músculo exerce um trabalho estático. Não há alteração no comprimento do
músculo, mas sim um aumento na tensão máxima do mesmo.
         Possui baixo consumo calórico e
média duração e a energia gasta durante
essa contração é dissipada sob a forma de
calor. Por possuir essas características
apresentam rápido ganho de força. Para
visualizarmos o trabalho dessa contração
basta observar o trabalho do músculo
bíceps braquial ao segurar uma carga
pesada com os cotovelos em flexão.
.
Tipos de Contração Muscular
Contração Isotônica Também conhecida por contração dinâmica, é a
contração muscular que provoca um movimento articular. Há alteração do
comprimento do músculo sem alterar sua tensão máxima. Possui alto
consumo calórico e geralmente é de rápida duração. A contração isotônica
divide-se em dois tipos: concêntrica e Excêntrica.

        Concêntrica: o encurtamento
dos sarcômeros aproxima as inserções
musculares. Ex: levar o alimento à boca

         Excêntrica: o aumento do
comprimento dos sarcômeros realiza um
movimento de alongamento dos músculo
afastando as inserções. Ex: devolver um
copo à mesa
Tipos de Fibras Musculares
        As técnicas anatômicas e histológicas demonstram que
o músculo esquelético é um agregado de fibras, controladas
individual e colectivamente em diferentes padrões de
movimentos controlados pelo sistema nervoso.
        Em um mesmo músculo, ou grupo muscular, podemos
verificar diferentes tipos de movimentos com elevada
coordenação, indo desde esforços curtos até os prolongados.
Assim as Unidades Motoras individuais, que se unem para
formar um músculo inteiro, apresentam características
diferentes.
        Portanto, as respostas adaptativas observadas no
músculos, dependem da combinação dos vários tipos fibras
que os músculos podem apresentar.
Tipos de Fibras Musculares
        Fibras Lentas - As fibras esqueléticas da maioria dos
músculos posturais movimentam-se lentamente - também
sendo designadas por tipo I - com um limiar de excitabilidade
mais baixo e uma menor velocidade de condução nervosa, são
normalmente recrutadas nos movimentos habituais do dia a
dia e nos esforços de baixa intensidade.
        Essas Fibras também são chamadas
de Músculos Vermelhos devido á presença de
Mioglobina. Tal proteína tem nos músculos
papel semelhante ao da hemoglobina no
sangue, transportando mais O2 para as
mitocôndrias.


                                             Wanderley Cordeiro de Lima
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.
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 fibras
vermelhas (SF)
• As enzimas que promovem a liberação energética são 2 ou 3 vezes mais
ativas nas fibras rápidas, garantindo o alcance da potência máxima em menos
tempo
• As fibras de contração lenta são organizadas para a resistência e, por isso,
possuem mais mitocôndrias, mais mioglobina e maior atividade metabólica
aeróbica.
• O número de capilares é maior ao redor das fibras lentas

         Isso faz com que as fibras rápidas possam produzir quantidades
extremas de potência por alguns segundos... Por outro lado, as de contração
lenta fornecem resistência e produzem forças prolongadas de contração por
vários minutos.
Unidades Motoras
        Cada motoneurônio sai da medula espinhal e inerva
várias fibras musculares.
        No caso dos músculos pequenos, que devem reagir
rapidamente e de forma precisa, existem muitas fibras
nervosas e poucas fibras musculares. Já para os grandes
músculos, a relação é inversa... Muitas fibras musculares pra
só uma fibra nervosa.
Somação das Forças
       A soma das contrações individuais aumenta a intensidade
da contração como um todos.
       Isso pode acontecer devido:

Somação por fibras Múltiplas: também chamada de somação
espacial. As UMs menores são preferencialmente estimuladas...
À medida que o sinal aumenta, UMs maiores também começam a
ser excitadas. Esse mecanismo é conhecido como princípio do
tamanho que permite a graduação da força muscular durante
uma contração fraca. Outra característica é que diferentes
unidades são estimuladas em momentos diferentes, gerando uma
alternância das contrações em sequência
Somação das Forças
Somação por Frequência e Tetanização: a sucessão de
contrações alcança um ponto onde cada nova contração acontece
antes que a anterior termine. Com isso a força total de contração
é a resultante da soma das forças geradas.
        Contrações sucessivas ficam tão rápidas que fundem-se,
aparentando uma contração uniforme e contínua. Isso configura
o quadro de tetanização.
        Esse quadro leva à força de contração máxima que pode
alcançar 3 a 4Kg por cm2 de músculo em seu comprimento
normal.
Alteração das Forças de
                Contração
       A sequência de contrações leva a um acúmulo de cálcio.
Isso somado à crescente incompetência em bombear o cálcio de
volta ao retículo aumenta progressivamente a força de contração
após alguns eventos contráteis.

       Esse fenômeno é chamado de Efeito Escada (Treppe)
Controle Motor
Placa Motora
Fuso muscular e
Órgão tendinoso de Golgi
Contração
 cardíaca
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.
Mecanismo geral de contração
    O mecanismo molecular mais aceito para o
deslizamento da actina é o seguinte:
    Quando a cabeça de miosina se liga à actina há
uma mudança nas forças intramoleculares que gera
uma atração entre cabeça e braço da miosina, sendo
que esta atrai aquela, arrastando junto a actina até que
se soltem. Depois de solta, a cabeça da miosina é
novamente atraída por um outro sítio ativo da actina,
repetindo o processo.
A energia na contração
1. 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.
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.
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;
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+).
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.
Tetania e Fadiga muscular
O QUE LEVA À FADIGA MUSCULAR?

• Deficiência de ATP

•   incapacidade de propagação do estímulo nervoso através da
    membrana celular

• acúmulo de ácido lático
Rigor mortis
O que é?
  Sinal reconhecível de morte o qual causa um
  endurecimento (“rigor”) aos membros do cadáver

Quando 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
Rigor mortis
CAUSA 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
Sarcopenia – perda de força e massa muscular
       O gráfico abaixo mostra que o número de unidades
motoras diminui com a idade... Entretanto, exercícios e
atividade física mitigam a perda de UMs na terceira idade,
salietando quão importante é manter-se ativo.
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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Contracao muscular

  • 1. Contração muscular Prof: Marco Aurélio
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  • 7. 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
  • 8. Músculo liso • Contração lenta e involuntária; • Cavéolas que contém Ca2+; • Células fusiformes, mononucleares; • Sem sarcômero e troponina • Corpos densos; – Ex: útero
  • 9.
  • 10. Músculo estriado cardíaco • Contração involuntária; • Fibras ramificadas com estrias transversais; • Mono ou binucleares (núcleo central); • Discos intercalares (projeções digitiformes) para transmissão homogênea do impulso;
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  • 14. Músculo estriado esquelético • Contração voluntária; • Fibras longas e cilíndricas com estrias transversais; • Núcleo periférico (multinuclear); – Ex.: Língua, bíceps braquial.
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  • 16. 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
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  • 21. 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.
  • 22. Sarcômero Relaxado Sarcômero Contraído Banda A z M z
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  • 27. 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.
  • 28. 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.
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  • 36. 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.
  • 37. Cadeias leves em azul, 20000 Da; cadeias pesadas em rosa, 200000 Da.
  • 38. • S1 = subfragmento 1 onde se dá a hidrólise da ATP. • S2 pontos de mobilidade, braço e cabeça.
  • 39. União de 200 ou mais moléculas de miosina Cada molécula tem peso molecular de 480000 Da
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  • 43. 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.
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  • 50. Teoria do Walk-Along Assim que há a aproximação entre as cabeças da miosina com os sítios ativos da actina acontece a contração muscular Os movimentos das pontes definem o deslizamento entre os filamentos. A inclinação das cabeças da miosina depende da acoplação do ATP
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  • 57. Teoria do Walk-Along A ação enzimática das cabeças das miosinas quebram o ATP em ADP e Pi, que determinam uma mudança conformacional na molécula. Nova molécula de ATP se liga às cabeças da miosina e o processo tem continuidade. OBS – quanto maior o número de pontes cruzadas formadas maior a força de contração gerada
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  • 61. Mecanismo geral de contração
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  • 65. Mecanismo geral de contração
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  • 69. Mecanismo geral de contração
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  • 72. 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
  • 73. 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
  • 74. Efeito do comprimento do músculo sobre a força de contração Como os músculos apresentam grande quantidade de tec. Conjuntivo e distribuição irregular dos sarcômeros, a contração acaba se manifestando com tensão diferentes ao longo de uma fibra muscular.
  • 75. Relação entre Velocidade de Contração e a Carga Quando carga é aplicada ao movimento muscular, a velocidade de contração cai proporcionalmente ao aumento da carga. Na carga máxima suportada pelo músculo a velocidade é zero e não há contração, ainda que a fibra tenha sido ativada.
  • 76. Rendimento do Trabalho Muscular A contração de um músculo contra uma carga gera o Trabalho muscular. Nesse caso a energia é transferia do músculo pra a carga externa no intuito de superar a resistência ao movimento. Toda a energia por trás desse rendimento é oriunda das reações químicas das fibras.
  • 77. Fontes de Energia Muscular É a energia do ATP que desencadeia o mecanismo do “ir para diante” – walk along – uma vez que sua clivagem transfere energia para a contração. Porém, uma menor parte de energia ainda é gasta no: • Bombeamento de Ca2+ de volta pro retículo sarcopl. • Bombeamento de Na+ e K+.
  • 78. Fontes de Energia Muscular Quando o ADP resultante dessas quebras é refosforilado para formar mais ATP, os músculos podem continuar seus processos de contração. Entretanto, são necessárias fontes de reserva para essa reposição energética.
  • 79. Fontes de Energia Muscular A primeira fonte de energia que é utilizada para a reposição energética é a Fosfocreatina. Ela é clivada imediatamente e sua energia liga um novo íon fosfato a ATP. A quantidade dessa molécula é pequena... mas suficiente para dar continuidade do trabalho, ainda que por poucos segundos.
  • 80. Fontes de Energia Muscular Uma segunda fonte, capaz de reconstruir ATP e a fosfocreatina é o Glicogênio. Sua glicólise leva a uma rápida reposição energética convertendo o ADP em ATP ou implementar a reserva de fosfocreatina. Existem vantagens no sequestro de energia a partir do Glicogênio: • Maior velocidade na produção de ATP • Pode ocorrer na ausência de O2 (ainda que acumule restos metabólicos o que influencia no tempo de sustentação da contração)
  • 81. Fontes de Energia Muscular A terceira fonte, importante para os movimentos demorados, é representada pelo Metabolismo Oxidativo que depende das tranformações dos produtos finas da glicólise, dos nutrientes celulares e do Oxigênio. Além do grande uso de carboidratos nas fases iniciais da atividade física, também são utilizadas gorduras e, em menor escala proteínas (AA). No início das atividades físicas o consumo é preferencial para os carboidrados... Porém, na exaustão, a gordura passa a representar a principal fonte energética.
  • 82. Eficiência da Contração Muscular Da energia fornecida aos músculos, menos de 25% é convertida em trabalho. A maior parte gera Calor. A eficiência máxima só é alcançada quando os movimentos de contração acontecem com velocidade moderada.
  • 83. Tipos de Contração Muscular Contração Isométrica Também conhecida por contração estática, é a contração muscular que não provoca movimento ou deslocamento articular, sendo que o músculo exerce um trabalho estático. Não há alteração no comprimento do músculo, mas sim um aumento na tensão máxima do mesmo. Possui baixo consumo calórico e média duração e a energia gasta durante essa contração é dissipada sob a forma de calor. Por possuir essas características apresentam rápido ganho de força. Para visualizarmos o trabalho dessa contração basta observar o trabalho do músculo bíceps braquial ao segurar uma carga pesada com os cotovelos em flexão. .
  • 84. Tipos de Contração Muscular Contração Isotônica Também conhecida por contração dinâmica, é a contração muscular que provoca um movimento articular. Há alteração do comprimento do músculo sem alterar sua tensão máxima. Possui alto consumo calórico e geralmente é de rápida duração. A contração isotônica divide-se em dois tipos: concêntrica e Excêntrica. Concêntrica: o encurtamento dos sarcômeros aproxima as inserções musculares. Ex: levar o alimento à boca Excêntrica: o aumento do comprimento dos sarcômeros realiza um movimento de alongamento dos músculo afastando as inserções. Ex: devolver um copo à mesa
  • 85. Tipos de Fibras Musculares As técnicas anatômicas e histológicas demonstram que o músculo esquelético é um agregado de fibras, controladas individual e colectivamente em diferentes padrões de movimentos controlados pelo sistema nervoso. Em um mesmo músculo, ou grupo muscular, podemos verificar diferentes tipos de movimentos com elevada coordenação, indo desde esforços curtos até os prolongados. Assim as Unidades Motoras individuais, que se unem para formar um músculo inteiro, apresentam características diferentes. Portanto, as respostas adaptativas observadas no músculos, dependem da combinação dos vários tipos fibras que os músculos podem apresentar.
  • 86. Tipos de Fibras Musculares Fibras Lentas - As fibras esqueléticas da maioria dos músculos posturais movimentam-se lentamente - também sendo designadas por tipo I - com um limiar de excitabilidade mais baixo e uma menor velocidade de condução nervosa, são normalmente recrutadas nos movimentos habituais do dia a dia e nos esforços de baixa intensidade. Essas Fibras também são chamadas de Músculos Vermelhos devido á presença de Mioglobina. Tal proteína tem nos músculos papel semelhante ao da hemoglobina no sangue, transportando mais O2 para as mitocôndrias. Wanderley Cordeiro de Lima
  • 87. 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.
  • 88. 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 fibras vermelhas (SF) • As enzimas que promovem a liberação energética são 2 ou 3 vezes mais ativas nas fibras rápidas, garantindo o alcance da potência máxima em menos tempo • As fibras de contração lenta são organizadas para a resistência e, por isso, possuem mais mitocôndrias, mais mioglobina e maior atividade metabólica aeróbica. • O número de capilares é maior ao redor das fibras lentas Isso faz com que as fibras rápidas possam produzir quantidades extremas de potência por alguns segundos... Por outro lado, as de contração lenta fornecem resistência e produzem forças prolongadas de contração por vários minutos.
  • 89. Unidades Motoras Cada motoneurônio sai da medula espinhal e inerva várias fibras musculares. No caso dos músculos pequenos, que devem reagir rapidamente e de forma precisa, existem muitas fibras nervosas e poucas fibras musculares. Já para os grandes músculos, a relação é inversa... Muitas fibras musculares pra só uma fibra nervosa.
  • 90.
  • 91. Somação das Forças A soma das contrações individuais aumenta a intensidade da contração como um todos. Isso pode acontecer devido: Somação por fibras Múltiplas: também chamada de somação espacial. As UMs menores são preferencialmente estimuladas... À medida que o sinal aumenta, UMs maiores também começam a ser excitadas. Esse mecanismo é conhecido como princípio do tamanho que permite a graduação da força muscular durante uma contração fraca. Outra característica é que diferentes unidades são estimuladas em momentos diferentes, gerando uma alternância das contrações em sequência
  • 92. Somação das Forças Somação por Frequência e Tetanização: a sucessão de contrações alcança um ponto onde cada nova contração acontece antes que a anterior termine. Com isso a força total de contração é a resultante da soma das forças geradas. Contrações sucessivas ficam tão rápidas que fundem-se, aparentando uma contração uniforme e contínua. Isso configura o quadro de tetanização. Esse quadro leva à força de contração máxima que pode alcançar 3 a 4Kg por cm2 de músculo em seu comprimento normal.
  • 93.
  • 94. Alteração das Forças de Contração A sequência de contrações leva a um acúmulo de cálcio. Isso somado à crescente incompetência em bombear o cálcio de volta ao retículo aumenta progressivamente a força de contração após alguns eventos contráteis. Esse fenômeno é chamado de Efeito Escada (Treppe)
  • 97. Fuso muscular e Órgão tendinoso de Golgi
  • 99.
  • 100. 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.
  • 101. Mecanismo geral de contração O mecanismo molecular mais aceito para o deslizamento da actina é o seguinte: Quando a cabeça de miosina se liga à actina há uma mudança nas forças intramoleculares que gera uma atração entre cabeça e braço da miosina, sendo que esta atrai aquela, arrastando junto a actina até que se soltem. Depois de solta, a cabeça da miosina é novamente atraída por um outro sítio ativo da actina, repetindo o processo.
  • 102. A energia na contração 1. 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.
  • 103. 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.
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  • 148. 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;
  • 149. 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+).
  • 150.
  • 151. 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.
  • 152. Tetania e Fadiga muscular O QUE LEVA À FADIGA MUSCULAR? • Deficiência de ATP • incapacidade de propagação do estímulo nervoso através da membrana celular • acúmulo de ácido lático
  • 153. Rigor mortis O que é? Sinal reconhecível de morte o qual causa um endurecimento (“rigor”) aos membros do cadáver Quando 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
  • 154. Rigor mortis CAUSA 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
  • 155. Sarcopenia – perda de força e massa muscular O gráfico abaixo mostra que o número de unidades motoras diminui com a idade... Entretanto, exercícios e atividade física mitigam a perda de UMs na terceira idade, salietando quão importante é manter-se ativo.
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  • 157. 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