Aula 7 - Sistema Muscular Esquelético

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Fisiologia
· Sistema Muscular Esquelético:
	Cerca de 40% do corpo é composto por musculatura esquelética. Outros 10% é composto de musculo cardíaco.
Os princípios básicos da contração muscular, se aplicam aos dois tipos de músculo. Mesmo com suas particularidades o tecido muscular possui caracteristicas comuns em todos os tecidos: origem embrionaria comum, mesma quantidade de mitocondrias para suprir suas necessidades energéticas, presença de proteinas contrateis, que formam filamentos como: actina e miosina. Alem disso, possuem alta vascularização, necessario para manter uma boa quantidade de substratos energeticos e oxigenio. Eles são necessarios para manter uma boa contração aerobica. Na ausencia de boa oxigenação para o musculo, como com exercicio intenso, o musculo começa a se contrair de forma anaeróbica, gerando acido latico que é agressivo às fibras musculares, o fatigando e trazendo dor. 
Assim, como no sistema nervoso, também podemos ver uma nomenclatura própria para o sistema muscular. Como mostra a tabela ao lado. Além dessas nomenclaturas há também uma própria para as mitocôndrias, que no musculo, são chamadas de sarcossomas. 
O corpo humano tem três tipos de tecido muscular, com características e distribuição próprias:
· Músculo liso – É um musculo involuntário, é o principal músculo dos órgãos e tubos internos, como estômago e vasos sanguíneos. Também se localiza na pele, aparelho excretor e reprodutor. O estímulo para contração dos músculos lisos é mediado pelo sistema nervoso autônomo.
· Músculo estriado cardíaco – Forma a maior parte do coração dos vertebrados. É encontrado somente no coração e é responsável em mover o sangue pelo sistema circulatório. É inervado pelo sistema nervoso autônomo, e possui contração involuntária.
· Músculo estriado esquelético – É inervado pelo sistema nervoso central, e como este tem parte consciente, chama-se voluntário. Estão unidos aos ossos do esqueleto, o que capacita esses músculos a controlarem os movimentos do corpo, mobilizando ossos e cartilagens.
Obs 1: Músculos cardíaco e esquelético são músculos estriados
Obs 2: Músculo esquelético é voluntário e músculos liso e cardíaco são involuntários
As fibras musculares possuem em comum: grande quantidade de proteínas contrateis – actina e miosina. A maneira como estas se organizam diferem nos diferentes tipos de tecido muscular. Devido a organização peculiar das proteínas contrateis em dois tipos musculares, as fibras destes são chamadas de estriados. Quando estas fibras são vistas no microscópio elas apresentam estrias transversais no citoplasma. Estas estriações são chamadas bandas. No terceiro tipo de fibra muscular o arranjo das proteínas contrateis é bastante diferente e as células não apresentam estriações transversais, é um tecido muscular liso.
Os músculos esqueléticos:
Os músculos esqueléticos contraem em resposta a um sinal vindo de um neurônio motor somático. Esse tipo de musculo é incapaz de gerar sua contração de maneira independente. Além disso a contração não é influenciada diretamente por hormônios. As fibras musculares esqueléticas são inervadas por grandes fibras nervosas mielinizadas que se originam dos grandes neurônios motores dos cornos anteriores da medula espinhal. Cada fibra nervosa depois de penetrar no feixe muscular normalmente se ramifica e estimula de 3 a várias centenas de fibras musculares esqueléticas. Cada terminação nervosa faz uma junção, chamada junção neuromuscular. Essa junção é com a fibra muscular próxima à sua porção média.
O tecido muscular estriado esquelético recebe esse nome devido a presença de estrias vistas ao microscópio de luz que são derivadas das miofibrilas, e é o principal musculo responsável pela locomoção e movimentação de membros. São tecidos de controle voluntario. As células do tecido muscular têm o formato de feixes cilíndricos muito alongados, podendo atingir de 40 cm de largura x 10 - 100 micrometro de diâmetro em um único feixe. 
São multinucleadas e contem em seu interior inúmeras miofibrilas. Há grande presença de mitocôndrias pelo fato desse tecido precisar de muita energia para exercer suas atividades contrateis. Há também uma organela que merece atenção especial, que é o reticulo sarcoplasmático, ele armazena e regula o efluxo de cálcio. A função do tecido conjuntivo que reveste as fibras musculares é: 
1) Unir as fibras musculares comuns de algum tipo específico de músculo, diferenciando de outro musculo da região.
2) Permitir que a força de contração possa atuar em todo o musculo
3) Dar suporte às fibras musculares, pois é o tecido conjuntivo que está imerso na extensa rede de capilares sanguíneos, nervos e vasos linfáticos. E este auxilia alguns músculos para a transição gradual à tendão.
O musculo esquelético é composto por: fascículos musculares, nervos e vasos sanguíneos, e tecido conectivo. O tecido conectivo envolve grupos de fibras musculares adjacentes as quais formam conjuntos, chamados de fascículos musculares. O musculo como um todo também está envolvido por uma bainha de tecido conjuntivo a qual é continua com o tecido conjuntivo que envolve as fibras musculares e os fascículos e também com os tendões que ligam os músculos aos ossos associados. 
Vemos o tecido conjuntivo envolvendo os fascículos e as fibras auxiliares e, também, os nervos e vasos sanguíneos. O musculo esquelético é altamente vascularizado por nervos motores do sistema nervoso periférico que se originam da medula espinhal. Cada fibra nervosa pode inervar de 1 – 150 fibras musculares. 
O fascículo muscular é então o conjunto de fibras musculares esqueléticas cobertas por um tipo de tecido conjuntivo. Fibras colágenas, elásticas, nervos e vasos sanguíneos, dispõem-se entre os fascículos. 
O musculo esquelético é composto por numerosas fibras com diâmetro de 10 – 80 micrometros. Cada uma dessas fibras é formada por subunidades sucessivamente ainda menores, chamadas miofibrilas. São estruturas especiais que contém o mesmo comprimento da fibra muscular, com estriações transversais. Os espaços entre as miofibrilas são preenchidos pelo líquidos intracelular conhecido como sarcoplasma, contendo grande quantidade de potássio, magnésio, além de muitas enzimas proteicas. Também está presente no sarcoplasma um número imenso de mitocôndrias, elas fornecem às miofibrilas que se contraem grande quantidade de energia na forma de atp. 
O sarcoplasma contém muitos grânulos de glicogênio – que é a forma de armazenamento da glicose encontrada nos animais é uma reserva energética. Também no sarcoplasma circundando as miofibrilas de cada fibra muscular, existe o reticulo extenso (retículo sarcoplasmático). O reticulo sarcoplasmático é um retículo sarcoplasmático rugoso modificado que envolve cada miofibrila e é formado por porções longitudinais com porções terminais alargadas, chamada de cisternas terminais. O reticulo sarcoplasmático sequestra e armazena cálcio com auxílio de uma enzima, a cálcio ATPase, que está presente em sua membrana. A liberação de cálcio do reticulo sarcoplasmático produz um sinal que desempenha um papel chave na contração de todos os tipos de musculo. 
As fibras musculares possuem múltiplos núcleos, que se localizam na periferia das fibras desse tipo de tecido muscular. Isso ajuda a diferenciá-lo do tecido muscular cardíaco, cujos núcleos celulares se encontram na região central das células.
O sarcolema que é a membrana celular da fibra muscular apresenta invaginações profundas chamadas de túbulos T ou túbulos transversos, que são funcionalmente ligados ao reticulo sarcoplasmático. Estas invaginações permitem que a despolarização rapidamente penetre no interior da célula. No musculo esquelético cada túbulo T está ligado a dois retículos sarcoplasmáticos. As cisternas terminais são adjacentes e intimamente ligadas à uma rede ramificada dos túbulos T. 
O conjunto de túbulos T e as duas cisternas associadas a cada um de seus lados constituem uma tríade.
Os túbulos T permitem que os potenciais de ação se movamda superfície para o interior da fibra muscular, de forma a alcançar as cisternas terminais quase simultaneamente.
Cada fibra muscular contém centenas a milhares de miofibrilas. Cada miofibrila contém unidades funcionais que chamamos de sarcômeros. Os sarcômeros são constituídos por proteínas especificas que se agrupam e formam os filamentos proteicos, principalmente de actina e miosina, distribuídos de forma simétrica. O sarcômero é a unidade contrátil da fibra muscular. 
Como é formado o sarcômero?
O sarcômero é formado por filamentos. 
· Filamento grosso: constituído pela proteína miosina.
A miosina é uma proteína motora com capacidade para produzir movimento. Há várias isoformas dessa proteína em diferentes tipos de musculo, as quais influenciam a velocidade de contração. Cada molécula de miosina é composta de cadeias proteicas que se entrelaçam, formando uma longa cauda e um par de cabeças. A cauda do filamento grosso assemelha-se a um bastão de consistência rígida, mas as projeções que formam a cabeça dessa proteína possuem uma região elástica em dobradiça, no ponto onde as cabeças se unem à cauda. A região em dobradiça permite o movimento das cabeças em torno do ponto de fixação.
A molécula de miosina é composta por 6 cadeias polipeptídicas, 2 cadeias pesadas e 4 cadeias leves. As duas cadeias pesadas se espirilam umas com as outras para formar a dupla-hélice, chamada cauda ou haste da molécula de miosina. As quatro cadeias leves fazem parte da cabeça da miosina, 2 para cada cabeça. Essas cadeias leves ajudam a regular o funcionamento da cabeça durante a contração muscular. 
Como o domínio motor funciona como uma enzima ele é considerado uma miosina ATPase. A cadeia pesada também contém um sítio de ligação para actina. No musculo esquelético cerca de 250 moléculas de miosina unem-se para formar um filamento grosso. Cada filamento grosso está organizado de modo que as cabeças da miosina fiquem agrupadas nas extremidades do filamento e a região central seja formada por um feixe de caudas dessa proteína.
· Filamento fino: são formados por actina + tropomiosina + complexo troponina.
Uma molécula isolada de actina é uma proteína globular, chamada actina G.
Normalmente várias moléculas de actina G, polimerizam para formar cadeias longas ou filamentos chamados de actina F. 
No musculo esquelético dois polímeros de actina F enrolam-se um no outro como um colar de contas duplo para formar os filamentos finos da miofibrila. Os filamentos de actina contêm também outra proteína chamada tropomiosina. Essas moléculas estão espiraladas na dupla hélice de actina F. Durante os períodos de repouso as moléculas de tropomiosina recobrem os locais ativos dos filamentos de actina de forma que não ocorra atração entre os filamentos de actina e de miosina para ocorrer contração.
Ligados intermitentemente aos lados, nas moléculas de tropomiosina, existem ainda um complexo proteico chamado troponina. O complexo é formado por três subunidades proteicas frouxamente cada uma com participação específica na regulação da contração muscular, uma das subunidades é a troponina i, que tem forte afinidade com a actina. Já a troponina t, outra subunidade, vai se ligar à tropomiosina. E a terceira que é a troponina c, é uma proteína ligadora de cálcio. A troponina c é a responsável por realizar todo o processo de contração muscular.
O alinhamento adequado dos filamentos dentro do sarcômero é assegurado por duas proteínas: titina e nebulina.
A titina é uma molécula elástica muito grande sendo a maior proteína conhecida, composta por mais de 25.000 aminoácidos. Uma única molécula de titina se estende desde o disco Z até a linha M vizinha. A titina tem duas funções: 
1) Estabilizar a posição de filamentos contrateis
2) Fazer os músculos estirados retornarem ao seu comprimento de repouso, o que ocorre devido a sua elasticidade, atuando como mola e variando seu comprimento conforme o sarcômero contrai e relaxa.
A titina é auxiliada pela nebulina, uma proteína gigante não elástica que acompanha os filamentos finos e se prende ao disco Z. A nebulina auxilia no alinhamento dos filamentos de actina do sarcômero. 
Vista em um microscópio óptico, os filamentos grossos e finos em uma miofibrila geram um padrão repetitivo de bandas claras e escuras alternadas. Uma única repetição do padrão, forma o sarcômero, a unidade contrátil da miofibrila. Cada sarcômero é constituído pelos seguintes elementos:
· Disco Z (dois discos Z formam cada sarcômero, além dos filamentos encontrados entre eles):
O disco Z são estruturas proteicas em ziguezague que servem como pontos de ancoragem para os filamentos finos 
· Banda I:
A banda I é a que possui coloração mais clara do sarcômero e representa uma região ocupada apenas pelos filamentos finos
Obs: um disco Z atravessa cada banda I de modo que cada metade de uma banda I pertença a um sarcômero diferente.
· Banda A:
A banda A é a banda mais escura do sarcômero e engloba toda o comprimento de um filamento grosso, nas porções laterais da banda A os filamentos grossos e finos estão sobrepostos. O centro da banda A é composto apenas por filamentos grossos.
· Zona H:
A zona H é a região central da banda A. É mais clara que as porções laterais da banda A, uma vez que a zona H é ocupada apenas por filamentos grossos
· Linha M:
A linha M é uma banda que representa as proteínas que formam o sítio de ancoragem dos filamentos grossos. Cada linha M divide uma banda A ao meio.
Corte longitudinal em micrografia eletrônica. Filamentos de actina e miosina estão interdigitados, fazendo com que a miofibrila alterne faixas escuras e claras. As faixas claras só contêm filamento de actina. As faixas escuras contêm filamentos de miosina assim como as extremidades dos filamentos de actina, onde se superpõem às de miosina. Essas faixas dão aos músculos esqueléticos e cardíacos sua aparência estriada.
Quando a fibra muscular está contraída, o comprimento do sarcômero é de cerca de 2 micrometros. Nesse comprimento os filamentos de actina se sobrepõem completamente aos de miosina e as pontas dos filamentos de actina estão quase começando a se sobrepor. Quando o musculo contrai, os filamentos grossos e finos deslizam uns sobre os outros, os discos Z aproximam-se à medida que o sarcômero encurta. A banda I e a zona H, regiões onde não há sobreposição de actina e miosina no estado de repouso, praticamente desaparecem. Apesar do encurtamento do sarcômero o comprimento da banda A permanece constante
Como ocorre o evento da contração muscular? Como esses eventos são disparados?
Os eventos que ocorrem na junção neuromuscular convertem o sinal químico em um sinal elétrico na fibra muscular. O acoplamento excitação-contração é o processo pelo qual os potenciais de ação musculares produzem um sinal de cálcio, o qual por sua vez ativa o ciclo de contração-relaxamento. 
Para ocorrer a contração da musculatura esquelética é necessária uma sinalização enviada pelo sistema nervoso. O musculo esquelético é altamente vascularizado por nervos motores do sistema nervoso periférico que se originam da medula espinhal. 
Cada fibra nervosa depois de entrar no feixe muscular normalmente se ramifica e estimula de tres a varias centenas de fibras musculares esqueleticas. Cada terminação nervosa faz uma junção chamada: junção neuromuscular.
Área responsável (SNC)
O córtex motor ocupa o terço anterior dos lobos frontais, está localizado ao lado do córtex somatossensorial, e envia sinais a ele para que o comando das atividades motoras possa ser exercido.
O córtex motor se subdivide em 3 áreas e cada uma tem sua representação de grupos musculares e funções motoras especificas do corpo:
· Córtex motor primário
· Córtex pré motor
· Área motora suplementar
O cortex motor primario é uma regiao que nos seres humanos está localizada na regiao dorsal do lobo frontal. É a regiao primaria do sistema motor e trabalha em associação com outras areas motoras, incluindo area motora suplementar, cortex pré motor, cortex parietal posterior, e variasregioes do cerebro subcortical, para planejar e executar movimentos. O cortex motor primario é definido, anatomicamente, como a região do cortex que contem grandes neuronios conhecidos como celulas de Betz. As celulas de Betz junto com outros neuronios corticais enviam axonios longos para sinapses no circuito interneuronios na medula espinhal, e tambem nos neuronios motores diretamente na medula espinhal que se conectam aos musculos. 
O corpo celular do neuronio motor somatico está localizado no cortex motor, no tronco cerebral ou na medula espinhal. Um único neuronio motor pode inervar muitas fibras musculares, e podem ser de dois tipos: superiores e inferiores. 
Os superiores se originam no cortex motor e os axonios desses neuronios fazem sinapses com interneuronios na medula espinhal e, ocasionalmente, diretamente com neuronios motores inferiores. 
Os inferiores – alfa, beta e gama – tem seus axonios que são fibras nervosas eferentes transportando os sinais da medula espinhal e do tronco encefalico para os efetores. Eles permitem a contração dos musculos voluntarios do corpo. Os inferiores no tronco encefalico sinalizam a ativação dos musculos da face, boca, garganta e lingua. E da medula espinhal, os inferiores sinalizam, todos os outros musculos voluntarios do corpo, superiores e inferiores, pescoço, bem como o diafragma.
Sinalizações que são enviadas através da via aferente levando as informações ao sistema nervoso central, através dos nervos sensitivos e seus receptores sensitivos, trazendo todas as informações até o SNC, chegando na medula espinhal e através de um interneurônio passando a sinalização para neurônios até o córtex motor. Comandos saem do córtex motor, chegam à medula espinhal, passam por um interneurônio e aí sim a informação chega por um nervo motor até a placa motora, para que a contração seja desencadeada.
Comunicação neurônio - célula muscular:
Junção neuromuscular – localiza-se centralmente na fibra muscular:
Uma junção neuromuscular é a junção entre a parte terminal de um axônio motor com a região da membrana plasmática de uma fibra muscular, onde se dá o encontro entre o nervo e o musculo, permitindo desencadear a contração muscular. Na junção neuromuscular, o neurotransmissor que vai desencadear o evento da contração é a acetilcolina. A fibra nervosa ramifica-se no final, para formar a placa terminal e se invagina dentro da fibra muscular, mas repousa inteiramente na parte externa da membrana 
A fibra nervosa mielinizada forma complexos de terminais nervosos ramificados que se invaginam na superficie extracelular da fibra muscular. Toda a estrutura é chamada de placa motora. Ela é recoberta por uma ou mais celulas de Schwann que a isolam dos liquidos circunjacentes.
A membrana invaginada é chamada de goteira sináptica ou canaleta sináptica, e o espaço entre o terminal e a membrana da fibra é chamado de espaço sináptico ou fenda sináptica. No fundo da goteira encontram-se numerosas pequenas dobras da membrana muscular, chamadas de fendas subneurais 
o início e execução da contração muscular, ocorrem nas seguintes etapas:
· Os potenciais de ação cursam pelo nervo motor até suas terminações nas fibras musculares 
· Em cada terminação o nervo secreta pequenas quantidades de acetilcolina. Quando o impulso vindo do nervo motor chega na junção, as vesículas pré-sinápticas são estimuladas a liberarem acetilcolina. 
· A acetilcolina se liga aos receptores pós-sinápticos (nicotínico) no sarcolema da fibra muscular o deixando mais permeável ao sódio, o que despolariza a célula
· A despolarização propaga-se não somente pela membrana da fibra, mas também em seu interior, graças às invaginações que o sarcolema faz nas células. São os túbulos T ou transversais, alcançando regiões profundas e fazendo interações intimas com o reticulo sarcoplasmático, as chamadas tríades. Assim, o sarcolema que está se despolarizando consegue levar despolarização para o interior das fibras.
 O potencial de ação se propaga por todo interior da fibra muscular e atinge os túbulos T alterando a conformação do receptor DHP (canal de cálcio tipo L dihidropiridina) esse receptor faz abrir canais RYR (receptor canal de rianodina) e o cálcio se liga na troponina C, causando uma mudança estrutural que altera consequentemente a estrutura da troponina T, que afasta a tropomiosina do sitio de ligação da miosina na actina G. 
 
Em um musculo esquelético no estado de repouso, a tropomiosina enrola-se ao redor dos filamentos de actina e cobre de forma parcial todos os sítios que permitiriam a ligação da actina na miosina. Essa é a posição de bloqueio da tropomiosina, ou desligada. Ainda pode ocorrer ligações de actina e miosina fracas, porem a miosina fica impedida de completar seu movimento de força. Antes que a contração possa ocorrer, a tropomiosina deve ser deslocada para a posição ligada que libera a porção restante do sítio de ligação à miosina presente na actina. 
A imagem a seguir mostra o ciclo molecular da contração muscular:
· No estado de rigidez (imagem do alto, central) as cabeças da miosina estão fortemente ligadas às moléculas de actina G. Em um nucleotídeo o ATP/ADP está ligado à miosina. Em um indivíduo vivo o estado de rigidez ocorre apenas por um pequeno período muito breve de tempo. 
· Uma molécula de ATP liga-se à cabeça da miosina, a ligação do ATP diminui a afinidade de ligação da miosina pela actina e a proteína acaba soltando-se da actina. 
· A molécula de ATP é convertida em ADP e Pi (fosfato inorgânico). O ADP e o Pi permanecem ligados à miosina enquanto a energia liberada pela clivagem do ATP move a cabeça da miosina até que ela forme um ângulo de 90º com o eixo longitudinal dos filamentos. Nesta posição engatilhada, a proteína liga-se a uma nova actina que está 1 a 3 moléculas de distância da sua posição original. 
· O movimento de força inicia após o cálcio se ligar à troponina e permite a liberação total do sítio de ligação à miosina. As ligações cruzadas então transformam-se em ligações fortes de alta energia à medida que a miosina libera Pi. A ligação do Pi permite que a cabeça da miosina se desloque. As cabeças inclinam-se em direção à linha M, levando junto o filamento de actina. O movimento de força também pode ser chamado de movimento de inclinação das ligações cruzadas, pois a região da cabeça e região de dobradiça da miosina, saem de um ângulo de 90º para um ângulo de 45º.
· Com a saída do ADP a cabeça da miosina liga-se fortemente à actina novamente, retornando ao estado de rigidez. O ciclo está pronto para recomeçar, assim que uma nova molécula de ATP se ligar à miosina 
Os íons cálcio são bombeados de volta para o reticulo sarcoplasmático pela bomba de cálcio da membrana, a cálcio-ATPase, onde permanecem armazenados até que novo potencial de ação muscular se inicie. Essa remoção de íons cálcio das miofibrilas, faz com que a contração muscular cesse. 
A fadiga tem várias causas. O termo fisiológico “fadiga” descreve uma condição reversível na qual o musculo é incapaz de produzir ou sustentar a potência esperada. A fadiga é muito variável, ela é influenciada pela intensidade e duração da atividade contrátil, pelo fato de a fibra estar usando metabolismo aeróbico ou anaeróbio, pela composição do musculo, e pelo nível de condicionamento do indivíduo. Embora muitos fatores diferentes possam estar associados à fadiga, esses fatores ainda são incertos. Eles estão associados aos mecanismos de fadiga central – originados no SNC – e de fadiga periférica – que se originam em qualquer trecho entre as fibras periféricas e as fibras contrateis dos músculos. 
A maior parte dos estudos sugere que a fadiga surge de uma falha no processo de contração da fibra muscular, mais do que numa falha nos neurônios de controle, ou na transmissão neuromuscular. 
A fadiga central inclui situações subjetivas de cansaço e o desejo de cessar a atividade. Estudos mostram que esse tipo de fadiga psicológicaprecede a fadiga fisiológica que ocorre nos músculos e, portanto, pode ser um mecanismo de proteção. O baixo pH pela produção de ácido durante a metabolização do ATP é mencionado como uma possível causa de fadiga e há evidências de que a acidose possa influenciar a sensação de fadiga percebida pelo cérebro. Entretanto mecanismos homeostáticos de equilíbrio do pH mantem o pH do sangue em níveis normais até que o esforço esteja próximo do máximo. Portanto o pH como fator envolvido na fadiga central só se aplica em caso de esforço máximo. As causas neurais da fadiga podem surgir tanto de falhas na junção neuromuscular, quanto de falhas nos neurônios de comando do sistema nervoso central. Por exemplo: se a acetilcolina não for sintetizada no terminal axonal rápido o suficiente para responder a taxa de disparo do neurônio, a liberação do neurotransmissor diminuirá, consequentemente o neurotransmissor na sinapse diminuirá. Isso fará com que o potencial da placa motora no musculo não atinja o limiar necessário para disparar um potencial de ação na fibra muscular, resultando em falha na contração. A fadiga que ocorre dentro da fibra muscular – fadiga periférica – pode ocorrer em diferentes pontos. No exercício submáximo prolongado a fadiga está associado à depleção das reservas de glicogênio muscular. A causa da fadiga no esforço máximo de curta duração parece ser diferente. Uma das teorias baseia-se no aumento dos níveis de fosfato inorgânico produzido quando o ATP e a fosfocreatina são utilizados como fonte de energia na fibra muscular. Concentrações citoplasmáticas elevadas de Pi podem deixar mais lenta a liberação de fosfato inorgânico a partir da miosina e assim alterar o movimento de força. Outra teoria sugere que os níveis elevados de fosfato diminuem a liberação de cálcio, pois o cálcio se combina com o fosfato, formando fosfato de cálcio. Alguns pesquisadores acreditam que alterações de cálcio no reticulo sarcoplasmático exerça um papel fundamental na fadiga. Os desequilíbrios iônicos também têm sido implicados na fadiga. Durante o exercício de intensidade máxima, o íon potássio deixa a fibra muscular a cada contração e como resultado as concentrações de potássio aumentam no líquido extracelular dos túbulos T. a alteração do potássio modifica o potencial de membrana da fibra muscular. Alterações na atividade da sódio-potássio-ATPase também podem estar envolvidas.
O uso do ATP pela fibra muscular é uma característica essencial da fisiologia muscular. Os músculos necessitam de energia constantemente durante a contração para o movimento e a liberação das ligações cruzadas, e durante o relaxamento, para bombear o cálcio de volta para o reticulo sarcoplasmático e após o acoplamento para reconduzir o sódio potássio para os compartimentos extracelular e intracelular respectivamente. A reserva energética de segurança dos músculos é a fosfocreatina ou creatina-fosfato. A fosfocreatina é uma molécula cujas ligações fosfato de alta energia são geradas entre a creatina e o ATP quando os músculos estão em repouso. 
Quando os músculos entram em atividade como durante o exercício, os grupamentos fosfato de alta energia da fosfocreatina são transferidos para o ADP, gerando mais ATP para abastecer os músculos. A enzima que transfere o grupamento fosfato da fosfocreatina para o ADP é a creatina quinase, também conhecida como creatina fosfoquinase. As células musculares contêm grandes quantidades dessa enzima. A energia armazenada nas ligações fosfato de alta energia é muito limitada assim as fibras musculares precisam utilizar o metabolismo de biomoléculas para transferir energia das ligações covalentes para o ATP. Os carboidratos, particularmente, a glicose são a fonte de energia mais rápida e eficiente para a produção de ATP. As fibras musculares também obtêm energia por meio dos ácidos graxos. Sob essas condições, as fibras musculares dependem fundamentalmente da glicose. As proteínas normalmente não são uma fonte de energia para a contração muscular. A maioria dos aminoácidos encontrados nas fibras musculares é utilizado para a síntese proteica e não para produção de ATP. 
Classificação das fibras musculares:
As fibras musculares esqueléticas têm sido classificadas com base na velocidade de contração e na resistência à fadiga decorrente da estimulação repetida. Os tipos das fibras musculares não são fixos por toda a vida. Os músculos têm plasticidade e podem mudar seu tipo dependendo da atividade. A classificação atualmente aceita para os tipos musculares em seres humanos inclui:
- Fibras oxidativas de contração lenta ou tipo I
- Fibras oxidativas glicolíticas de contração rápida ou tipo IIa
- Fibras glicolíticas de contração rápida ou tipo IIx
As fibras de contração rápida produzem tensão 2-3x mais rápido que as fibras de contração lenta.
A velocidade com a qual a fibra contrai é determinada pela isoforma da miosina ATPase presente nos filamentos grossos da fibra
As fibras de contração rápida clivam ATP mais rapidamente e, assim, podem completar múltiplos ciclos contrateis com maior velocidade do que as fibras de contração lenta. Essa velocidade é traduzida em um desenvolvimento mais rápido de tensão pelas fibras de contração rápida.
A duração da contração também varia de acordo com o tipo de fibra. Ela é determinada em grande parte pela velocidade com que o reticulo sarcoplasmático remove o cálcio do citosol. À medida que as concentrações citosolicas de cálcio caem. O cálcio desliga-se da troponina, permitindo que a tropomiosina se mova para a posição e cause o bloqueio parcial dos sítios de ligação à miosina. Desse modo, com a inibição do movimento de força, a fibra muscular relaxa. 
As fibras rápidas bombeiam cálcio para dentro do reticulo sarcoplasmático de forma mais rápida que as fibras lentas. E, por isso, produzem contrações mais rápidas. As fibras de contração rápidas, os abalos duram somente cerca de 7,5 milissegundos, o que torna esses músculos uteis para movimentos finos e rápidos como tocar piano. A contração das fibras de contração lenta pode durar 10x mais. 
As fibras de contração rápida são usadas ocasionalmente, enquanto as de contração lenta são utilizadas constantemente para manutenção da postura, da posição ortostática estacionaria (ficar em pé), e durante a locomoção.
Outra diferença é na capacidade de resistência à fadiga dos tipos de fibras musculares. As fibras oxidativas dependem principalmente da fosforilação oxidativa para produção de ATP, daí o nome que recebem. Essas fibras englobam as fibras de contração lenta tipo I e a fibra de contração rápida tipo IIa possuem mais mitocôndrias do que as fibras glicolíticas. Elas também possuem mais vasos sanguíneos no tecido conectivo adjacente, disponibilizando mais oxigênio para as células. 
A eficiência com a qual as fibras musculares obtêm o oxigênio é um fator determinante do método preferencial de metabolização da glicose. O oxigênio do sangue deve difundir-se para o interior das fibras musculares para chegar até as mitocôndrias. Esse processo é facilitado pela proteína mioglobina, que é responsável pelo pigmento vermelho com grande afinidade pelo oxigênio. Essa alta afinidade permite que a mioglobina atue como molécula de transferência, ou de transporte, levando oxigênio mais rapidamente para o interior das fibras. Como as fibras oxidativas contêm mais mioglobina, a difusão do oxigênio é mais rápida que nas fibras glicolíticas. As fibras oxidativas são descritas como musculo vermelho devido as grandes quantidades de mioglobina, que produzem a sua cor característica. Além dessa diferença em relação à mioglobina, as fibras oxidativas também possuem um diâmetro menor o que reduz a distância pela qual o oxigênio deve se difundir até as mitocôndrias. Como as fibras oxidativas possuem mais mioglobina e mais capilares para levar o sangue até as células, além de terem menor diâmetro, elas possuem um melhor suprimento de oxigênio e, assim, são capazes de realizar fosforilação oxidativa para produção de ATP. 
As fibras glicolíticas tipoIIx ao contrário, são descritas como um musculo branco devido ao seu baixo conteúdo de mioglobina. Essas fibras musculares também possuem um diâmetro maior do que as fibras lentas tipo I. A combinação do maior tamanho com a menor quantidade de mioglobina e uma menor vascularização, faz haver maior possibilidade das fibras glicolíticas ficarem sem oxigênio após contrações repetidas. Portanto, as fibras glicolíticas dependem principalmente da glicólise anaeróbia para síntese de ATP e, assim, entram mais rapidamente em fadiga. 
As fibras oxidativas glicolíticas rápidas tipo IIa, exibem propriedade de fibra oxidativa e de fibras glicolíticas. Elas são menores do que as fibras glicolíticas de contração rápida e utilizam uma combinação de metabolismo oxidativo e glicolítico para produzir ATP. Devido ao seu tamanho intermediário e ao uso da fosforilação oxidativa para síntese de ATP. 
As fibras do tipo IIa são mais resistentes à fadiga do que as suas primas glicolíticas rápidas tipo IIx. As fibras do tipo IIa assim como as lentas do tipo I, são classificadas como musculo vermelho devido ao seu conteúdo de mioglobina. 
Fibras de oxidativa de contração lenta x fibras de contração glicolítica de contração rápida:
Contração lenta – menor diâmetro e coloração mais escura (presença de mioglobina); mais resistente à fadiga
Contração rápida – maior diâmetro e coloração mais pálida; baixa resistência à fadiga
“Rigidez cadavérica” (ou rigor mortis):
Algumas horas após a morte todos os músculos do corpo entram em um estado de contratura conhecido como “rigor mortis”. Ou seja, os músculos se contraem e ficam rígidos mesmo sem potencial de ação. Essa rigidez resulta na perda de todo o ATP que é necessário para a separação das pontes cruzadas dos filamentos de actina durante o processo de relaxamento. Os músculos permanecem rígidos até que as proteínas musculares degenerem em torno de 15 – 25h, o que provavelmente resulta da autólise causada pela liberação de enzimas dos lisossomos. Todos esses eventos ocorrem mais rapidamente nas temperaturas altas.