Fisiologia do músculo esquelético

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ANATOMIA FISIOLÓGICA DO MUSCULO ESQUELÉTICO
O músculo esquelético compõe 40% do nosso corpo
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FIBRAS MUSCULARES
Cada fibra tem diâmetro de 10 à 80 micrometros
Inervada por apenas uma terminação nervosa perto de seu meio
Se prolongam por todo o comprimento do músculo
SARCOLEMA - Em cada extremidade funde-se com uma fibra do tendão
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MIOFIBRILAS
Composta por 1500 filamentos de miosina e 3000 de actina
Tais filamentos encontram-se parcialmente interdigitados fazendo aparecer faixas escuras e claras
Faixa clara (I)- só contém actina
Faixa escura (A)- contém filamento de miosinas e as extremidades dos filamentos de actina
SARCOPLASMA
RETÍCULO SARCOPLASMÁTICO
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DISCO Z
Composto por filamentos de proteínas diferentes dos filamentos de actina e miosina, de forma transversa.
Conectam miofibrilas
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SARCÔMERO
Segmento entre dois discos Z
MOLÉCULAS DE TITINA
Filamentos de actina e
 de miosina são longas moléculas de proteínas polimerizadas
Responsáveis pela contração
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MECANISMO GERAL DA CONTRAÇÃO MUSCULAR
Potencial de ação no nervo motor
Neurotransmissor acetilcolina abre os canais
Íons sódio dentro do sarcolema
Despolarização
Liberação dos íons cálcio
Processo contrátil (deslizamento)
Fim da contração
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MECANISMO MOLECULAR DA CONTRAÇÃO MUSCULAR
Estado relaxado – filamentos de actina distantes
Estado contraído – extremidades dos filamentos de actina se sobrepõem
MECANISMO DE DESLIZAMENTO DOS FILAMENTOS
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Contração do Musculo Esquelético
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Filamento de Miosina
A molécula de miosina é composta por seis cadeias polipeptídicas, sendo elas duas pesadas e quatro leves.
As extremidades dessa molécula se dobram formando a cabeça da miosina.
As projeções dos braços e das cabeças formam as pontes cruzadas, que são flexíveis em dois locais, designados como dobradiças.
A cabeça da miosina possui a 
 enzima ATPase, o que 
 permite a utilização da 
 energia do ATP para a
 contração.
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Filamento de Actina
O filamento de actina é formado por três componentes proteicos: actina, tropomiosina e troponina.
Ligada a cada molécula de actina, existe uma molécula de ADP, onde acredita-se que sejam os locais ativos nos filamentos de actina.
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Moléculas de Tropomiosina
São moléculas que se encontram espiraladamente pelos sulcos da dupla hélice da actina.
Durante os períodos de repouso, as moléculas de tropomiosina recobrem os locais ativos do filamento de actina, impedindo que ocorra a atração entre os filamentos de actina e de miosina.
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Troponina
A troponina é na realidade, um complexo de três subunidades proteicas.
A troponina I tem forte afinidade com a actina; a troponina T forte afinidade com a tropomiosina; e a troponina C grande afinidade com os íons cálcio.
É responsável pela ligação da tropomiosina com o filamento de actina, e pelo inicio da contração devido a sua afinidade com íons cálcio.
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COMPRIMENTO MUSCULAR E A FORÇA DE CONTRAÇÃO DO MÚSCULO
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O músculo contém grande quantidade de tecido conjuntivo, e os sarcômeros nem sempre se contraem do mesmo jeito
Quando o músculo está em seu comprimento normal de repouso, ele se contrai com sua força máxima de contração. 
A tensão ativa diminui com o estiramento do músculo além do seu comprimento normal
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Se a carga é aumentada até se igualar à força máxima do músculo, a velocidade de contração chega a zero e não ocorre contração, mesmo com a fibra ativada
A carga durante a contração é uma força inversa à força contrátil, e com isso a força efetiva é também diminuída
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 Relação do comprimento muscular com a tensão, 
 antes e durante a contração muscular 
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Quando o músculo se contrai contra uma carga ele realiza trabalho, e com isso transfere energia para a carga externa
Essa energia depende de ATP
T = C x D
T = rendimento do trabalho
C = carga
D = distância do movimento contra a carga
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A concentração de ATP na fibra muscular é suficiente para manter a contração total em até 2 segundos
Após a quebra de uma ligação fosfato para gerar essa energia, o ATP é transformado em ADP
Logo em seguida é refosforilado para gerar novamente o ATP e assim continuar a contração muscular
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ATP
ADP
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FONTES DE ENERGIA
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Fornece uma de suas ligações fosfato para o ADP, que é convertido em ATP
Consegue manter a contração muscular entre 5 a 8 segundos
FOSFOCREATINA:
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 GLICÓLISE:
O glicogênio armazenado nas células musculares se dissocia nos ácidos Pirúvico e Lático, convertendo assim o ADP em ATP
Energiza contrações adicionais e recarregar as reservas de fosfocreatina
Mantém a contração por até quase 1 minuto
Pode ser realizado na ausência de oxigênio, e esse mecanismo é cerca de 2,5 vezes mais rápido do que a própria formação de ATP
Os produtos finais da glicólise se acumulam nas fibras musculares, e sua capacidade de manter a contração é perdida após 1 minuto
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 METABOLISMO OXIDATIVO:
O oxigênio vai se ligar aos produtos finais da glicólise e a outros nutrientes para gerar energia
Cerca de 95% da energia utilizada para contrações de longo tempo vêm desse mecanismo
Proteínas, Carboidratos e Gorduras
As gorduras geram a maior proporção de energia para longos períodos, mas por períodos de 2 a 4 horas, metade da energia vem dos carboidratos
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EFICIÊNCIA
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A eficiência é calculada conforme o percentual de energia convertida em trabalho
Somente 25% da energia oferecida nos músculos pode ser convertida em trabalho e o resto se dissipa na forma de calor
Metade da energia dos nutrientes é perdida no processo de formação de ATP, e apenas 40 a 45% da energia dela pode ser usada para gerar trabalho
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A eficiência máxima só pode ser atingida se a contração muscular ocorrer com velocidade moderada ou sem qualquer movimento
Se a velocidade de contração for muito rápida, grande quantidade de calor é usada para superar a fricção do músculo, reduzindo também a eficiência de contração
A eficiência máxima ocorre quando a velocidade de contração gira em torno de 30% da máxima
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Alterações da força dos Músculos no Início da Contração- O Efeito de Escala(Treppe):
Contração do músculo após longo período de repouso tem força muito pequena, aumentando gradativamente até atingir seu platô, máximo.
 Causado por:
 -Aumento de íons Ca no 
 citosol, pela liberação 
 contínua pelo retículo
 sarcoplasmático;
 -Falha do sarcoplasma
 em recaptar tais íons;
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Tônus do músculo esquelético
Tensão do músculo em repouso;
Resulta da baixa frequência de impulsos nervosos vindos da medula espinal;
Impulsos controlados por :
-Sinais vindos do cérebro ;
-Neurônios motores da medula 
-Sinais originados nos fusos musculares no próprio músculo;
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Fadiga Muscular
Contrações musculares fortes por
 um grande período acarretam em
 fadiga muscular;
Efeitos:
 -Incapacidade contrátil;
 -Incapacidade do processo 
metabólico: as fibras são incapazes 
demanter a mesma quantidade de
 trabalho;
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A fadiga aumenta com a intensidade da perda de glicogênio.
A transmissão de sinais nervosos pela junção neuromuscular, após intensa atividade pode diminuir em pequena quantidade a contração muscular.
A interrupção do fluxo sanguíneo durante a contração muscular leva a fadiga quase total em 2 minutos. Devido à perda de nutrientes, principalmente o O2.
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Sistemas de Alavancas do Corpo
Os músculos se movimentam através da tensão nos pontos de inserção nos ossos, e os ossos por sua vez formam alavanca.
Gerando um torque nas articulações. 
Os músculos, normalmente levam desvantagem quando relacionados à produção de torque , já que seu braço de força é na maioria das vezes curto e o braço de resistência é maior.
Mo= d.f.sen O, quanto maior o braço maior a força de contração????
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Depende:
-Ponto de inserção
-Da distância do fulcro(apoio, anteparo) da alavanca
-posição da alavanca
Pontos determinantes para definir a força e potência usada pelos músculos.
Alguns deles exigem grande força e outros de grandes extensões do movimento.
-Longos: se contraem por longa distância
-Curtos: com grande área, capazes de fornecer muita força em pouca distância.
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Músculos agonistas e antagonistas
Agonistas:
Antagonistas:
Todos os movimentos do corpo são por contração dos agonistas e antagonistas nos lados opostos da articulação, denominado como: COATIVAÇÃO DOS ANTAGONISTAS.
Regulados pelo centro motor do: cérebro e medula espinal.
Músculo estirado se contrai com maior força do que o não estirado.
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A medida que os braços e pernas se movimentam, a força dos músculos mais longos diminui e dos mais curtos aumentam, até que as 2 F se igualem.
Quando as forçasse igualam o movimento cessa.
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-Remodelação do Músculo para se ajustar á função
Processo continuo que dura no máximo poucas semanas.
	Remodela para se ajustar ás funções requeridas em determinado período.
	Podem se alterar: diâmetro, comprimento, força, suprimento vascular, fibras musculares.
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Hipertrofia e Atrofia Musculares
Hipertrofia: massa muscular aumenta;
-aumento do número de filamentos de actina e miosina;
-Em grau maior: o músculo trabalha contra a carga durante a contração;
-Intensidade da síntese de protéinas contráteis no músculo é maior quando a hipertrofia está se desenvolvendo.
-Algumas miofibrilas se dividem para formar novas;
-Sistema enzimático que fornece energia aumenta, na glicólise. Proporcionando rápida formação de energia para atividades curtas e vigorosas;
Atrofia: quando a massa muscular diminui
-Músculo sem uso; redução de proteínas contráteis;
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-Ajuste do Comprimento dos Músculos
A hipertrofia ocorre em geral quando os músculos estão mais estriados em comprimento do que o normal.
	Acarreta na adição de mais sarcômeros nas extremidades das fibras onde são ligadas aos tendões.
	Inversamente: Músculos curtos em relação ao normal, os sarcômeros podem desaparecer;
	Músculos são continuamente remodelados, para ter o tamanho adequado á contração.
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-Hiperplasia das Fibras Musculares
Raras circunstâncias
	Geração de força muscular intensa, aumento do número real de fibras
	Mecanismo: separação linear de fibras previamente aumentadas 
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-Efeitos da Desnervação Muscular
Quando o músculo é privado do suprimento nervoso,deixando de receber sinais contráteis
Ocorre atrofiaimediata;
Após 2 meses mudanças degenerativas;
Capacidade funcional desaparece completamente após 2 anos;
Reestabelecido de imediato: recuperação total após 3meses;
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Último estágio: 
-fibra é substituída por tecido fibroso e gorduroso
-As que ainda persistem tem pouca ou nenhuma capacidade contrátil ou regenerativa das miofibrilas, caso o nervo cresça de novo.
	O tecido fibroso que substitui as fibras tem a tendência de se encurtar, desenvolvendo contraturas debilitantes ou disformes.
	Papel do fisioterapeuta: evitar as contraturas, através de alongamentos ou aparelhos.
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-Recuperação da Contração Muscular na Poliomelite
Poliomelite: destruição de algumas fibras musculares;
Fibras nervosas remanescentes sse ramificam , formando novos axônios, que então, vão inervar fibras paralisadas, são chamadas de UNIDADES MACROMOTORAS;
Podem ter até 5 vezes o número normal de fibraspara cada neurônio motor;
Causando:
 - Redução da eficiência ;
 - Reduz o movimento fino;
 -Possibilita a força;
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Rigidez cadavérica
Algumas horas pós morte os músculos entram em contratura
Se contraem, ficam rígidos, mesmo sem o potencial de ação.
Resulta da perda de ATP , necessário para a separação das pontes cruzadas dos filamentos de actina , durante o processo de relaxamento.
	Os músculos ficam rígidos até as proteínas musculares se regenerem
 -15 a 25horas.
	Ocorrem mais rapidamente em temperaturas mais altas. 
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Características da contração do músculo como um todo
Abalo muscular: acontece a partir de um breve estímulo elétrico, que origina a contração rápida do músculo. Possui muitas características da contração muscular.
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Contração Isométrica versus Isotônica
 Contração Isométrica: quando o músculo não encurta durante a contração;
 Contração isotônica: quando o músculo encurta durante a contração, porém a tensão é constante durante todo esse processo.
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Características dos abalos isométricos registrados em diferentes músculos
Corpo humano: possui músculos de diferentes dimensões;
A contração varia muito entre cada músculo;
Exemplo:
 Músculos dos olhos, que precisam de contração extremamente rápidas; 
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 Gastrocnêmio, que deve se contrair de maneira rápida;
 Sóleo, que possui contração lenta.
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Fibras rápidas versus Fibras lentas
 Os músculos do corpo são compostos por fibras rápidas e fibras lentas;
 Músculos que reagem rapidamente: compostos, em sua maioria, por fibras rápidas;
 Músculos que reagem lentamente: compostos, em sua maioria, por fibras lentas.
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Fibras rápidas
 Fibras para grande força de contração;
 Rápida liberação de cálcio para auxiliar na contração;
 Pouco vascularizada;
 Menor número de mitocôndrias;
 Fadigáveis, etc.
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Fibras lentas
 Contração lenta;
 Bastante vascularizada;
 Número elevado de mitocôndrias;
 Grande quantidade de mioglobina;
 Resistentes à fadiga, etc.
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Mecânica da Contração do Músculo Esquelético
Unidade motora: quando todas as fibras musculares são inervadas por apenas uma fibra nervosa;
Pequenos músculos: maior quantidade de fibras nervosas;
Grandes músculos: maior quantidade de fibras musculares.
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Contrações Musculares com forças Diferentes – Somação de Forças
 Somação: soma das contrações individuais para aumentar a intensidade da contração total;
 Ocorrem pelo aumento da frequência de contração; e pelo aumento do número de unidades motoras que se contraem ao mesmo tempo. 
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Somação por fibras múltiplas: 
 - Quanto maior a força do sinal de contração do músculo, maiores as unidades motoras que são excitadas;
 - Portanto, as fibras motoras menores são excitadas naturalmente que as fibras maiores.
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Somação por frequência e tetanização
 À medida que a frequência de estimulação aumenta, alcança-se um ponto onde cada nova contração ocorre antes que a anterior termine;
 Quando a frequência atinge o nível critico, as contrações ficam tão rápidas que se fundem, e a contração total do músculo aparenta ser uniforme. Esse momento é chamado de tetanização.
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Força máxima de contração muscular
 Possui valor médio de 3 a 4 quilogramas por cm² de músculo;
 Exemplo: o quadríceps da coxa pode receber até 40cm² de força. Isso equivale a 363 kg de tensão.
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Alani Bergo
Ana Paulo
Bruna Bologna
Cinthia Nakao
Gabriel Belia