Fisiologia_Humana

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Fisiologia Humana
Profº. MSc. Moisés Pereira Filho
Fisiologia Humana
Fisiologia Muscular
Belém
2016.2
Estrutura do músculo esquelético
• Os músculos são especialistas em contração,
podem desenvolver tensão, encurtar-se
produzir movimento e realizar trabalhos.
• Existem três tipos de músculo:
– Músculo esquelético
– Músculo cardíaco
– Músculo liso
Estrutura do músculo esquelético
• Os três tipos de músculo estão categorizados
de duas formas diferentes, de acordo com
características em comum.
• (1) Os músculos esquelético e cardíaco são
estriados, enquanto o músculo liso não éestriados, enquanto o músculo liso não é
estriado.
• (2) O músculo esquelético é voluntário,
enquanto o músculo cardíaco e o liso são
involuntários
Músculo
esquelético
Músculo cardíaco
Músculo liso
Estrutura do músculo esquelético
• Os músculos esqueléticos são compostos por feixes de
células musculares longas e cilíndricas conhecidas
como fibras musculares, envoltas em tecido conectivo.
• As fibras musculares são repletas de miofibrilas e cada
miofibrila consiste em grupos empilhados, alternados e
em leve sobreposição de filamentos grossos e finos.em leve sobreposição de filamentos grossos e finos.
• Esta organização gera a aparência estriada da fibra do
músculo esquelético no microscópio, que consiste em
bandas A escuras e bandas claras alternadas.
• Um sarcômero, a área entre duas linhas Z, é a unidade
funcional do músculo esquelético
Estrutura do músculo esquelético
Estrutura do músculo esquelético
• Filamentos grossos são formados pela proteína
miosina. Pontes cruzadas, compostas pelas
cabeças globulares das moléculas de miosina,
projetam-se de cada filamento grosso em direção
aos filamentos finos ao redor.
• Os filamentos finos são formados principalmente• Os filamentos finos são formados principalmente
pela proteína actina, que pode se ligar e interagir
com as pontes cruzadas de miosina para causar
contração.
• No estado em repouso, duas outras proteínas,
tropomiosina e troponina, são encontradas ao
longo da superfície do filamento fino para que se
evite esta interação de ponte cruzada.
Estrutura do músculo esquelético
Base molecular da contração do 
músculo esquelético
• A excitação de uma fibra de músculo esquelético
pelo neurônio motor causa a contração, através de
uma série de eventos que resulta no deslizamento
dos filamentos finos, aproximando-os dos filamentos
grossos.grossos.
• Este mecanismo de filamentos deslizantes da
contração muscular é ativado pela liberação de Ca2+
pelos sacos laterais do retículo sarcoplasmático em
resposta à dispersão do potencial de ação de uma
fibra muscular para as partes centrais da fibra via
túbulos T
Base molecular da contração do 
músculo esquelético
Base molecular da contração do 
músculo esquelético
• O Ca2+ liberado se liga à troponina, reposicionando-
se levemente a tropomiosina para descoberta dos
locais de ligação de ponte cruzada da actina.
• A ligação da actina a uma ponte cruzada de miosina
ativa o deslocamento de ponte cruzada, movido pelaativa o deslocamento de ponte cruzada, movido pela
energia armazenada na cabeça de miosina da divisão
anterior de ATP por miosina ATPase.
• Durante um deslocamento de potência, a ponte
cruzada se dobra em direção ao centro do filamento
grosso, “remando” no filamento fino ao qual está
acoplada
Base molecular da contração do 
músculo esquelético
Base molecular da contração do 
músculo esquelético
• Quando uma ATP nova se acopla às pontes cruzadas,
a miosina e a actina se destacam, a ponte cruzada
volta ao formato original e o ciclo se repete.
• Ciclos repetidos de atividade de ponte cruzada
deslizam os filamentos finos para dentro passo adeslizam os filamentos finos para dentro passo a
passo.
• Quando o potencial de ação termina, os sacos
laterais absorvem ativamente Ca2+, a troponina e a
tropomiosina retornam à posição de bloqueio e o
relaxamento ocorre.
• Toda a resposta contrátil é cerca de 100 vezes mais
demorada que o potencial de ação.
Base molecular da contração do 
músculo esquelético
• Vídeo
Mecânica do músculo esquelético
• A tensão é gerada dentro de um músculo pelo
componente contrátil (encurtamento do sarcômero
causado pelo ciclo de ponte cruzada).
• Para mover o osso no qual o músculo está inserido, esta
tensão interna é transmitida ao osso enquanto otensão interna é transmitida ao osso enquanto o
componente contrátil se estira e aperta o componente
elástico em série do músculo (tecido conectivo, tendão).
• A gradação da contração de todo o músculo pode ser
realizada por (1) variação no número de fibras
musculares que se contraem dentro do músculo e (2)
variação da tensão desenvolvida por cada fibra em
contração.
Mecânica do músculo esquelético
• O número de fibras em contração depende de
algumas variáveis:
(1) tamanho do músculo (número de fibras musculares
presentes)presentes)
(2) extensão do recrutamento da unidade motora (quantos
neurônios motores que alimentam o músculo estão ativos)
(3) tamanho de cada unidade motora (quantas fibras
musculares são simultaneamente ativadas por um único
neurônio motor).
Mecânica do músculo esquelético
• Dois fatores variáveis que afetam a tensão da fibra
são:
(1) frequência da estimulação, que determina a extensão da
soma de contorçõessoma de contorções
(2) comprimento da fibra antes do início da contração
(relação comprimento-tensão).
Mecânica do músculo esquelético
• A soma de contorções é o aumento na tensão que
acompanha a estimulação repetitiva de uma fibra
muscular.
• Depois de sofrer um potencial de ação, a membrana
celular do músculo se recupera do período refratário e
pode ser novamente estimulada enquanto alguma
atividade contrátil ativada pelo primeiro potencial deatividade contrátil ativada pelo primeiro potencial de
ação ainda permanece, de forma que as contorções
induzidas pelos dois potenciais de ação rapidamente
sucessivos são somadas.
• Se a fibra muscular for estimulada tão rapidamente que
não tenha chance de começar a relaxar entre os
estímulos, ocorre uma contração máxima suave e
sustentada, conhecida como tétano
Mecânica do músculo esquelético
• A tensão também depende do comprimento da fibra
no início da contração.
• No comprimento ideal (lo) (comprimento do músculo• No comprimento ideal (lo) (comprimento do músculo
em repouso), há oportunidade máxima para
interação de ponte cruzada, graças à sobreposição
ideal de filamentos grossos e finos. Portanto, a maior
tensão pode se desenvolver.
Mecânica do músculo esquelético
• Os dois principais tipos de contração muscular –
isométrico (comprimento constante) e isotônico
(tensão constante) – dependem da relação entre a
tensão muscular e a carga (peso de um objeto sendo
levantado).
• (1) Se a tensão for menor que a carga, o músculo não• (1) Se a tensão for menor que a carga, o músculo não
consegue encurtar-se e levantar o objeto, mas
permanece em comprimento constante (contração
isométrica).
• (2) Se a tensão exceder a carga, o músculo consegue
encurtar-se e levantar o objeto, mantendo tensão
constante enquanto se encurta (contração isotônica).
Mecânica do músculo esquelético
• A velocidade do encurtamento é inversamente
proporcional à carga.
• A quantidade de trabalho realizada por um músculo
em contração é igual à magnitude da carga vezes a
distância em que a carga é movida.distância em que a carga é movida.
• A quantidade de energia consumida por um músculo
em contração realizada como trabalho externo varia
de 0% a 25%; a energia restante é convertida em
calor
Metabolismo do músculo esquelético 
e tipos de fibra
• Três vias fornecem a ATP necessária para contração e
relaxamento muscular:
• (1) transferência de fosfatos ricos em energia da
creatina fosfato estocada para ADP, fornecendo a
primeira fonte de ATP no início do exercício;primeira fonte de ATP no início do exercício;
• (2) fosforilação oxidativa, que extrai com eficiência
grandes quantidades de ATP dosnutrientes se
houver O2 suficiente disponível para sustentar este
sistema;
• (3) glicólise, que pode sintetizar ATP na ausência de
O2, a custo de grandes quantidades de glicogênio
armazenado e com produção de lactato no processo.
Metabolismo do músculo esquelético 
e tipos de fibra
• Os três tipos de fibras do músculo esquelético são
classificados pelas vias que utilizam para a síntese de
ATP (oxidativa ou glicolítica) e pela rapidez com a
qual dividem ATP e subsequentemente se contraem
(contorção lenta ou rápida):(contorção lenta ou rápida):
– (1) fibras oxidativas lentas
– (2) fibras oxidativas rápidas
– (3) fibras glicolíticas rápidas.
Músculos liso e cardíaco
• As células do músculo liso têm formato de fuso e são
muito menores que as fibras do músculo esquelético.
Músculos liso e cardíaco
• Em vez de serem longitudinais, os filamentos grossos e
finos do músculo liso estão diagonalmente orientados em
uma treliça em forma de diamante, portanto, suas fibras
não são estriadas.
Músculos liso e cardíaco
• No músculo liso, o Ca2+ do citosol – proveniente do
ECF e também liberado de escassos estoques
intracelulares – ativa o ciclo de ponte cruzada ao
iniciar uma série de reações bioquímicas que resulta
na fosforilação das cadeias leves das pontes cruzadasna fosforilação das cadeias leves das pontes cruzadas
de miosina para permitir que elas se liguem à actina
Músculos liso e cardíaco
Músculos liso e cardíaco
• O músculo liso de diferentes órgãos é altamente
diversificado e pode ser classificado de várias formas:
fásico ou tônico, multiunitário ou unitário, e
neurogênico ou miogênico.
• O músculo liso fásico exibe surtos de contração
pronunciada em resposta a potenciais de ação(órgão
O músculo liso fásico exibe surtos de contração
pronunciada em resposta a potenciais de ação(órgão
digestórios – peristaltismo).
• O músculo liso tônico está parcialmente contraído o
tempo todo, na ausência de potenciais de ação,
devido à entrada contínua de Ca2+ através dos canais
de Ca2+ abertos da membrana superficial (parede das
arteríolas).
Músculos liso e cardíaco
• O músculo liso multiunitário é neurogênico, exigindo
estimulação de fibras musculares individuais pelo
suprimento de nervos autônomos para ativar a
contração.
• O músculo liso unitário é miogênico – consegue iniciar a
própria contração.própria contração.
• O músculo liso unitário fásico se despolariza
espontaneamente até o limiar como resultado dos
potenciais de marca-passo ou de onda lenta.
• Quando um potencial de ação é iniciado, esta atividade
elétrica se espalha, através de junções comunicantes, até
as células vizinhas dentro do sincício funcional, portanto,
toda a camada fica excitada e se contrai em conjunto
Músculos liso e cardíaco
• O nível de tensão no músculo liso depende do nível de
Ca2+ no citosol. O sistema nervoso autônomo, bem como
os hormônios e metabólitos locais, podem modificar a
taxa e a força das contrações ao alterarem a
concentração de Ca2+ no citosol.
• As contrações do músculo liso são lentas e
energeticamente eficientes, permitindo que este tipo deenergeticamente eficientes, permitindo que este tipo de
músculo sustente contrações de longo prazo de maneira
econômica e sem fadiga.
• Esta economia, aliada ao fato de o músculo liso unitário
poder existir em diversos comprimentos com pouca
mudança na tensão, torna o músculo liso unitário
idealmente adequado para a tarefa de formação das
paredes de órgãos ocos distensíveis.
Músculos liso e cardíaco
• O músculo cardíaco é encontrado apenas no coração.
Ele tem fibras estriadas altamente organizadas, como
o músculo esquelético.
• Como o músculo liso unitário, algumas fibras do• Como o músculo liso unitário, algumas fibras do
músculo cardíaco podem gerar potenciais de ação,
espalhados por todo o coração com a ajuda de
junções comunicantes
Músculos liso e cardíaco