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Músculos Célula muscular = fibra muscular | citoplasma = sarcoplasma Membrana Plasmática = Sarcolema | Retículo Endoplasmático = Sarcoplasma Tendão: Se possuir dois tendões – Bíceps. Se possuir três tendões – tríceps. Se possuir 4 tendões – quadríceps. Origem (ponto fixo) -> Não movimenta. Se possuir dois – digástrico. Se possuir 3 ou mais - poligástrico Inserção (ponto móvel) -> Movimenta. Se possuir duas – bicaudado. Se possuir 3 ou mais – policaudado. As fibras conjuntivas são responsáveis por envolver e separar cada nível de organização muscular, aumentando assim a eficiência da resposta contrátil. Epimísio envolve o músculo; perimísio envolve o feixe muscular; endomísio envolve a fibra muscular. Sarcômero: Unidade funcional da fibra muscular, são necessários vários sarcômeros para formar o feixe muscular, e vários feixes formam o ventre muscular. A organização do sarcômeros aumenta a eficiência contrátil, se não for bem desenvolvido a resposta contrátil é mais lenta. Quando a fibra muscular contrai, a zona I diminui, assim como a banda H, as linhas Z se aproximam e a zona A se mantém. Fibras agonistas contraem, fibras antagonistas relaxam, e as fibras sinergistas são menores e assessoram a contração e o relaxamento. A atividade física intensa gasta muito ATP, que tem função de desligar a miosina da actina, podendo causar câimbra, que é quando o musculo não consegue relaxar, pois não tem ATP o suficiente. Rigidez cadavérica: A entrada de cálcio no sarcômero é um processo ativo, e como a energia acaba, ele fica contraído. Músculo esquelético A contração muscular ocorre por um mecanismo de filamentos deslizantes. Filamentos de miosina: São compostos por várias moléculas de miosina, e possuem duas cabeças livres em uma extremidade da molécula de miosina. Pontes cruzadas: As projeções dos braços e das cabeças juntas. Cada ponte cruzada é flexível em dois pontos chamados dobradiças, em que um braço deixa o corpo do filamento de miosina e o outro onde a cabeça se fixa ao braço. Os braços articulados possibilitam que as cabeças sejam estendidas para fora do corpo do filamento de miosina ou trazidas para perto. As cabeças articuladas participam do processo de contração. A cabeça da miosina cliva o ATP, através da ATPase, e usa a sua energia para o processo de contração. Filamentos de actina: São compostos por actina, tropomiosina e troponina. Ligada a cada molécula de actina G está uma molécula de ADP, os sítios ativos dos filamentos de actina, com os quais as pontes cruzadas dos filamentos de miosina interagem para causar a contração muscular. Tropomiosina: São enroladas ao redor das laterais da hélice de actina F. No estado de repouso, as moléculas de tropomiosina ficam no topo dos sítios ativos das fitas de actina, fazendo com que não haja contração. A contração só acontece quando um sinal causa uma mudança conformacional na tropomiosina que “descobre” os sítios ativos na molécula de actina e inicia a contração. Troponina: Ligadas nas laterais das moléculas de tropomiosina. Troponina I: forte afinidade pela actina; troponina T pela tropomiosina; troponina C pelo cálcio. Com isso, os sítios não podem se ligar às cabeças dos filamentos de miosina para causar a contração, então para a contração acontecer, o efeito inibitório do complexo troponina-tropomiosina deve ser inibido. Como? Na presença de grandes quantidades de íons cálcio. Quando os íons cálcio se ligam a troponina C, que pode se ligar fortemente com até quatro íons cálcio, o complexo de troponina sofre uma mudança estrutural. Isso descobre os sítios ativos da actina, permitindo que esses sítios ativos atraiam as cabeças das pontes cruzadas de miosina e que a contração prossiga. Mecanismo da catraca/Walk-along Quando uma cabeça se liga a um sítio ativo provoca-se muitas mudanças nas forças intramoleculares entre a cabeça e o braço de sua ponte cruzada. O novo alinhamento de forças faz com que a cabeça se incline em direção ao braço e arraste o filamento de actina junto com ela (força de deslocamento). Imediatamente após a inclinação, a cabeça se separa automaticamente do sítio ativo, retornando à sua direção estendida. Nessa posição, ela se combina com um novo sítio ativo mais adiante no filamento de actina, se inclinando novamente para causar um novo movimento de força, dando mais um passo, puxando as extremidades de dois filamentos de actina sucessivos em direção ao centro do filamento de miosina. Efeito Fenn Grandes quantidades de ATP são clivadas para formar ADP durante o processo de contração e, quanto mais trabalho realizado pelo músculo, mais ATP é clivado. Sequência: Antes da contração, as cabeças das pontes cruzadas se ligam ao ATP. A ATPase presente na cabeça da miosina imediatamente cliva o ATP, deixando como produtos o ADP e o íon fosfato, ligados à cabeça. Assim, a cabeça se estende em direção ao filamento de actina, mas ainda não está ligada à actina. Quando o complexo troponina-tropomiosina se liga aos íons cálcio, os sítios ativos no filamento de actina são descobertos e as cabeças da miosina se ligam a esses locais. A ligação entre a cabeça da ponte cruzada e o sítio ativo do filamento de actina causa uma mudança estrutural na cabeça, levando-a a inclinar-se em direção ao braço da ponte cruzada, fornecendo força para puxar o filamento de actina. A energia que ativa a força de deslocamento é a energia já armazenada pela alteração estrutural que aconteceu na cabeça, quando a molécula de ATP foi clivada. Uma vez que a cabeça da ponte cruzada se inclina, são liberados o ADP e o íon fosfato que estavam anteriormente ligados à cabeça. No local de liberação do ADP, uma nova molécula de ATP se liga. Essa ligação do novo ATP causa o desprendimento entre a cabeça e a actina. Depois que a cabeça se separa da actina, a nova molécula de ATP é clivada para iniciar o próximo ciclo, levando a um novo movimento de força. Ou seja, a energia volta a inclinar a cabeça novamente à sua condição perpendicular, pronta para iniciar o novo ciclo de força de deslocamento. Quando a cabeça inclinada (com sua energia armazenada derivada da clivagem do ATP) se liga a um novo sítio ativo no filamento de actina, ela se destrava e mais uma vez fornece uma nova força de deslocamento. Assim, o processo prossegue repetidas vezes até que os filamentos de actina puxem a membrana Z contra as extremidades dos filamentos de miosina ou até que a carga no músculo se torne grande demais para que ocorra mais tração. As contrações isométricas não encurtam o músculo, enquanto as contrações isotônicas encurtam o músculo sob uma tensão constante. Fibras lentas/vermelhas/tipo1: Possui muitas mioglobinas, ela se liga ao oxigênio e é responsável por transportá-lo e armazená-lo nos músculos, promovendo a sua liberação quando preciso. Ela é a base Fe2+, deixando a fibra avermelhada. Possui muitas mitocôndrias, para produzir muito ATP. Possui mais vasos e capilares para promover quantidades extras de oxigênio em comparação com as fibras rápidas. São menores do que as fibras rápidas e também são inervadas por fibras nervosas menores. Atividades de longa duração e resistência. Fibras rápidas/brancas/tipo 2 Possui poucas mioglobinas, tendo uma coloração mais esbranquiçada. Possuem menor número de mitocôndrias e menor suprimento sanguíneo em relação as fibras lentas, pois o metabolismo oxidativo é de importância secundária. São grandes para uma intensa força de contração. Possuem muitas enzimas glicolíticas para a liberação rápida de energia pela glicólise. Possui retículo sarcoplasmático extenso para a liberação rápida de íons cálcio para começar a contração. Atividades explosivas e de curta duração. Somação -Por múltiplas fibras: Conforme a intensidade do sinal aumenta, unidades motoras cada vez maiores começam a ser excitadas, permitindoque a modulação da força muscular durante a contração fraca ocorra em pequenas etapas, enquanto elas se tornam sucessivamente maiores quando grandes quantidades de força são necessárias. As diferentes unidades motoras são acionadas de forma não sincronizada pela medula espinhal, promovendo uma contração alternada entre as unidades motoras, proporcionando uma contração suave, ainda em pequenas frequências de sinais nervosos. -Por frequência: Conforme a frequência aumenta, em dado momento, uma nova contração ocorre antes que a anterior termine, assim, a segunda contração é adicionada parcialmente à primeira, aumentando a força total da contração de acordo com o aumento da frequência. Tetanização: A força contrátil atinge o ápice, então, qualquer aumento adicional na frequência além desse ponto não tem efeito adicional no aumento da força contrátil. Isso ocorre, pois íons cálcio suficientes são mantidos no sarcoplasma muscular, mesmo entre os potenciais de ação, de modo que um estado contrátil total é mantido sem permitir qualquer relaxamento entre os potenciais de ação. Papel da acetilcolina na contração muscular Abre canais iônicos nas membranas pós-sinápticas: Isso que íons sódio entrem na fibra. O canal dependente de acetilcolina é grande o suficiente para permitir a passagem sódio, potássio e cálcio, criando uma mudança de potencial positivo dentro da membrana da fibra muscular, chamado de potencial da placa motora -> geralmente causa despolarização suficiente para abrir os canais de sódio dependentes de voltagem vizinhos, permitindo um influxo ainda maior de íons sódio, começando um potencial de ação que se propaga ao longo da membrana muscular. Uma vez liberada na fenda sináptica, ela continua a ativar receptores de acetilcolina enquanto ela permanecer ali. Porém, ela é ligeiramente degradada pela acetilcolinesterase. A remoção rápida da acetilcolina evita a contínua reexcitação muscular após a fibra muscular se recuperar do potencial de ação inicial. Formação e liberação de acetilcolina 1.Pequenas vesículas são formadas pelo complexo de Golgi no corpo celular do motoneurônio na medula espinhal. Elas são transportadas pelo axoplasma que flui através da parte central do axônio, desde o corpo celular central na medula espinhal até a junção neuromuscular nas terminações das fibras nervosas periféricas. 2.A acetilcolina é produzida no citosol da fibra nervosa terminal, mas é imediatamente transportada através das membranas das vesículas para o seu interior, onde é armazenada em forma muito concentrada. 3.Um potencial de ação, ao chegar, abre muitos canais de cálcio na membrana do terminal nervoso, pois esse terminal tem vários canais de cálcio dependentes de voltagem. Aumentando a concentração de íons cálcio dentro da membrana terminal, que aumenta a taxa de fusão das vesículas de acetilcolina com a membrana terminal. Isso promove o rompimento de vesículas, permitindo a exocitose da acetilcolina para a fenda sináptica. A acetilcolina é clivada pela acetilcolinesterase em íon acetato e colina, e a colina é ativamente reabsorvida no terminal neural para ser reutilizada para formar nova acetilcolina. 4. Poucos segundos depois do fim de cada potencial de ação, aparecem pequenas cavidades revestidas na membrana nervosa terminal, causadas por proteínas contráteis na terminação nervosa, clatrina -> está ligada à membrana nas áreas das vesículas originais. Elas se contraem e fazem com que as pequenas cavidades se separem para o interior da membrana, formando novas vesículas. Logo, a acetilcolina é transportada para o interior dessas vesículas, e elas ficam prontas para um novo ciclo de liberação de acetilcolina. O potencial de membrana em repouso é de cerca de −80 a −90 milivolts nas fibras esqueléticas. Um potencial de ação é liberado ao longo de um nervo motor até suas terminações nas fibras musculares, em que é secretado um pouco de acetilcolina. A acetilcolina atua na membrana da fibra muscular para abrir os canais de regulados pela acetilcolina, por meio de moléculas proteicas que flutuam na membrana, permitindo que grandes quantidades de íons sódio fluam para o interior da membrana da fibra. Causando uma despolarização local que leva à abertura de canais de sódio dependentes de voltagem, iniciando um potencial de ação na membrana. O potencial de ação despolariza a membrana muscular, e grande parte da eletricidade do potencial de ação flui através do centro da fibra muscular, fazendo com que o retículo sarcoplasmático libere grandes quantidades de cálcio que foram armazenados dentro dele. O cálcio inicia as forças de atração entre os filamentos de actina e de miosina, fazendo com que eles deslizem lado a lado. Depois, o cálcio é bombeado de volta para o retículo sarcoplasmático por uma bomba de cálcio na membrana e permanece armazenado no retículo até que haja um novo potencial de ação, essa remoção de íons cálcio das miofibrilas faz com que a contração muscular acabe. Músculo liso O seu arranjo interno é diferente das fibras musculares esqueléticas. Sendo divido em: Músculo liso multiunitário: Cada fibra pode se contrair independente das outras, controlada principalmente por sinais nervosos. Exemplo: Músculo da íris do olho Músculo liso unitário: As fibras se contraem juntas, como se fossem uma, isso se dá, pois, suas membranas são aderidas entre si através de muitas junções comunicantes. Seu controle é feito, em maior parte, por estímulos não nervosos. Encontrado nas paredes da maior parte das vísceras corporais. Exemplo: Trato gastrointestinal, útero, ductos biliares. A maior parte da contração do músculo liso é tônica e prolongada. Particularidades da Contração do músculo liso: Ciclagem lenta das pontes cruzadas de miosina: A miosina se liga muito lentamente à actina, retardando a liberação de actina e a sua religação no próximo ciclo. Provavelmente, porque as cabeças da ponte cruzada possuem menor atividade da ATPase, portanto a degradação do ATP que promove o movimento das cabeças na ponte cruzada é diminuída, reduzindo assim a taxa de ciclagem. Baixa energia necessária para sustentar a contração: Apenas um ATP é necessário para cada ciclo, sem importar a sua duração. Esse fator é importante, pois o intestino e a bexiga, por exemplo, mantêm a contração tônica com bastante frequência. Lentidão do início da contração e do relaxamento do tecido muscular liso: Isso é provocado pela lentidão na ligação e na liberação das pontes cruzadas com os filamentos de actina. A força máxima de contração geralmente é maior no músculo liso do que no músculo esquelético: Resulta do período prolongado de ligação das pontes cruzadas de miosina aos filamentos de actina. Mecanismo de tranca facilita a retenção prolongada das contrações do músculo liso: Pode manter a contração tônica prolongada na musculatura lisa por horas, com pouco uso de energia. É necessário pouco sinal excitatório contínuo das fibras nervosas ou fontes hormonais. Quando as enzimas miosinoquinase e miosinofosfatase estão fortemente ativadas, a frequência dos ciclos das cabeças da miosina e a velocidade de contração são grandes. Então, conforme a ativação das enzimas diminui, a frequência dos ciclos diminui, mas, a desativação dessas enzimas permite que as cabeças da miosina continuem ligadas ao filamento de actina por mais tempo. Como o número de cabeças ligadas à actina determina a força estática de contração, a tensão é mantida, ou travada, mas pouca energia é usada pelo músculo, pois o ATP não é degradado à ADP, exceto nas exceções em que a cabeça é desprendida. Estresse-relaxamento do músculo liso: O tipo unitário de músculo liso possui a capacidade de retornar quase à sua força original de contração pouco depois de ter sido alongado ou encurtado. Exceto por curtos períodos, eles permitem que um órgão oco mantenha aproximadamente a mesma quantidade de pressãodentro de seu lúmen, apesar de grandes mudanças sustentadas de volume. Cálcio O músculo liso não contém troponina, a proteína que é ativada pelos íons cálcio para causar a contração do músculo esquelético. Ao invés da troponina, eles possuem uma grande quantidade de uma proteína chamada calmodulina, que inicia a contração ativando as pontes cruzadas de miosina. 1.A concentração de cálcio no líquido citosólico do músculo liso aumenta como resultado do influxo de cálcio do líquido extracelular através dos canais de cálcio e/ou da liberação de cálcio do retículo sarcoplasmático. 2.Os íons cálcio ligam-se reversivelmente à calmodulina. 3.O complexo cálcio-calmodulina se une à miosina e ativa a miosinoquinase da cadeia leve, uma enzima fosforilante. 4.Uma das cadeias leves de cada cabeça da miosina, chamada de cadeia reguladora, torna-se fosforilada em resposta a miosinoquinase, fazendo com que a cabeça tenha a capacidade de se ligar repetidamente ao filamento de actina e prosseguir através de todo o processo cíclico de puxões intermitentes, igual no músculo esquelético, causando a contração muscular. Quando essa cadeia não é fosforilada, o ciclo de ligação-liberação da cabeça da miosina com o filamento de actina não ocorre. Porém, quando a cadeia reguladora é fosforilada, Período latente: Período antes do início da contração. Para causar o relaxamento do músculo liso após sua contração, o cálcio deve ser removido do líquido intracelular. Essa remoção é obtida por uma bomba de cálcio que bombeia os íons cálcio para fora da fibra muscular lisa de volta para o líquido extracelular ou para o retículo sarcoplasmático. Essa bomba necessita de ATP e tem ação lenta em comparação com a bomba do retículo sarcoplasmático de ação rápida no músculo esquelético. Então, uma única contração do músculo liso costuma dura mais do que uma do músculo esquelético. Quando os canais de cálcio se fecham e a bomba de cálcio transporta os íons cálcio para fora do líquido citosólico da célula. Como a fosforilação da cabeça da miosina não se reverte automaticamente, é necessário que a miosinofosfatase, localizada no citosol da célula muscular lisa, clive o fosfato da cadeia leve reguladora. Então, o ciclo para e a contração cessa. O tempo necessário para o relaxamento da contração muscular, portanto, é determinado em grande parte pela quantidade de miosinofosfatase ativa na célula. Inervação O musculo liso é inervado pelas fibras nervosas autônomas, que normalmente se ramificam difusamente na parte superior de um folheto de fibras musculares. Geralmente, essas fibras não entram em contato direto com as membranas celulares das fibras musculares lisas, e sim formam junções difusas que secretam sua substância transmissora na matriz de revestimento do músculo liso, a qual se difunde para as células. Onde há muitas camadas de células musculares, as fibras nervosas normalmente inervam só a camada externa. A maioria dos axônios terminais finos tem múltiplas varicosidades distribuídas ao longo de seus eixos. Nesses pontos, as células de Schwann que envolvem os axônios são interrompidas para que a substância transmissora possa ser secretada pelas paredes das varicosidades. Potencial de membrana em repouso: Entre -50 a -60mv Os potenciais de ação de pico típicos, como os do músculo esquelético, acontecem na maioria dos tipos de músculo liso unitário, mas também há potenciais de ação com platôs, que ao invés da repolarização ser rápida, ela é atrasada. Ele pode ser responsável pela contração prolongada que ocorre em alguns tipos de músculo liso, como o ureter, o útero sob algumas condições e certos tipos de músculo liso vascular, esse é o tipo de potencial de ação visto nas fibras musculares cardíacas. A membrana da célula muscular lisa possui muito mais canais de cálcio dependentes de voltagem e poucos canais de sódio dependentes de voltagem quando comparados a musculatura esquelética. Então, o fluxo de íons cálcio para o interior da fibra é o principal responsável pelo potencial de ação. Como os canais de cálcio se abrem mais lentamente e permanecem abertos por bem mais tempo, pode-se observar o platô em algumas fibras. Músculo Cardíaco Potencial de ação das células contráteis Fase 0/Despolarização rápida: Se dá pela abertura rápida dos canais de sódio (dependentes de voltagem). Entra muito sódio com um pouquinho de potássio saindo. Por isso que o potencial de membrana sobe. Fase 1/Repolarização parcial: Os canais de potássio estão abertos desde que ela está despolarizada, só que os de sódio se fecham, percebendo assim os efeitos da saída de potássio que acontece pelos canais de potássio de corrente transitória, eles abrem devagar, mas se fecham rápido. Quando os canais de Na2+ se fecham, a célula começa a repolarizar à medida que o K deixa a célula pelos canais de K+ abertos. Fase 2/Fase de Platô: Despolarização prolongada. A combinação do influxo de Ca2+ (canais de Ca2+ dependentes de voltagem abertos, ficam abertos por um tempinho) com diminuição do efluxo de K+ forma o platô (canais de K rápidos fechados) Fase 3/Fase de Repolarização rápida: há a saída de potássio que é a repolarização pelos canais de potássio dependentes de voltagem. Os canais de Ca2+ se fecham e os canais lentos de potássio abrem, fazendo o potássio sair rapidamente e célula retorna ao repouso. Fase 4/Potencial de membrana em repouso: Aproximadamente -90mv Resumo: Fase 0: Canais de Na2+ se abrem; Fase 1: Canais de Na2+ se fecham; Fase 2: Canais de cálcio abertos e canais de potássio rápidos fechados; Fase 3: Canais de Ca2+ fechados, canais de K+ lentos abertos; Fase 4: Potencial de repouso Complexo Excitação/Contração Contração: Quando ocorre a despolarização, os canais de cálcio dependentes de voltagem presentes na membrana do túbulo T se abrem e jogam o cálcio do meio extracelular para o meio intracelular (sarcoplasma); quando a concentração de cálcio no sarcoplasma aumenta há a ativação dos receptores rianodínicos presentes no retículo sarcoplasmático permitindo que o cálcio nele retido vá para o sarcoplasma; essa liberação gera fagulhas que quando somadas criam um sinal de cálcio; íons cálcio ligam-se na troponina para gerar contração. Relaxamento: Há o fechamento dos canais de cálcio, tanto do receptor de rianodina, quanto o da membrana do túbulo T; o Ca2+ se desliga da troponina, separando a actina da miosina; liberação de cálcio no sarcoplasma; o cálcio liberado é captado pelo retículo sarcoplasmático pela bomba de cálcio; o restante do cálcio intracelular em excesso é retirado pelo trocador antiporte NCX que joga 1 Ca2+ para fora em troca de 3Na+; o sódio obtido pela troca é retirado pela bomba de sódio e potássio.
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