Estudo dirigido de Biofísica IV

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Estudo dirigido de Biofísica
1- Músculo estriado esquelético: O segmento de miofibrila situado entre dois discos Z sucessivos é referido como sarcômero. O sarcoplasma é o líquido intracelular entre as miofibrilas que contém elevadas quantidades de potássio, magnésio e fosfato, além de muitas enzimas. Existe ainda o retículo sarcoplasmático que está no sarcoplasma circundando as miofibrilas que no interior de seus túbulos vesiculares têm um excesso de íons de cálcio, podendo ser liberados de cada vesícula quando ocorre um PA em um túbulo T adjacente.
Músculo liso: não tem a mesma disposição estriada dos filamentos de actina e miosina como no músculo esquelético. Possui células menores que o músculo esquelético, não tem troponina, não tem sistema de túbulo T ou estriações em suas fibras. Possui filamentos de actina que se irradiam dos corpos densos, sendo que alguns desses podem estar ligados à membrana celular ou dispersos no interior da célula. Entre os filamentos de actina estão os filamentos de miosina. Estes filamentos de miosina apresenta pontes cruzadas com polarização lateral, levando a contração da célula como um todo.
Músculo cardíaco: Suas fibras de dividem e se recombinam, é estriado. Os filamentos de actina e miosina se dispõem lado a lado e deslizam juntos na contração. Possui discos intercalares, ou seja, membranas celulares que separam as células miocárdicas umas das outras (em cada disco, as membranas se fundem entre si, formando GAPs). Forma um sincício de muitas células musculares cardíacas que estão interconectadas, permitindo que o PA se espalhe por todas elas. PA em platô.
2- O sarcômero é o segmento da miofibrila situado entre dois discos Z sucessivos. Quando a fibra muscular está contraída, seu comprimento é reduzido porque os filamentos de actina se sobrepõem completamente aos filamentos de miosina porque os filamentos de actina deslizam por entre os filamentos de miosina, mecanismo resultante da interação entre pontes cruzadas entre os filamentos de miosina e actina. Para que a contração muscular continue é necessário que haja energia derivada de ATP. Função contrátil.
3- Os PA cursam pelo neurônio motor até suas terminações nas fibras musculares. Em cada terminação, o nervo secreta acetilcolina na JNM que age na membrana da fibra muscular abrindo canais de Na+ que entra em grande quantidade nas fibras musculares. Esse processo leva à despolarização que se propaga por toda a membrana da fibra muscular, fazendo com que o retículo sarcoplasmático libere seus íons de Ca2+ que estavam armazenados. Esse cálcio, por sua vez ativa as forças atrativas entre miosina e actina que esses filamentos deslizem entre si e gerando a contração muscular que encurta o tamanho do sarcômero e consequentemente do músculo. 
4 – O músculo liso pode ser classificado como unitário ou multiunitário. O músculo liso unitário possui muitas fibras musculares lisas que contraem ao mesmo tempo como um todo. Suas membrana são conectadas por junções GAP, é encontrado principalmente na parede de vísceras e a maior parte do seu controle é por estímulos não-nervosos. Já o músculo liso multiunitário possui fibras individuais que não são comunicadas por junções GAP, podendo, assim, contrair de forma independente, seu controle é feito principalmente por estímulos nervosos e suas fibras são em geral inervadas por uma única terminação nervosa. 
5 – O cálcio ativa as forças atrativas entre miosina e actina, permitindo o deslizamento entre essas fibras e a sucessiva iniciação da contração muscular. O ATP é utilizado como fonte de energia para que a contração muscular porque sua clivagem induz mudanças conformacionais na cabeça de miosina que interage com a actina. ???
6- No músculo estriado esquelético, o cálcio vem do retículo sarcoplasmático. No músculo cardíaco o túbulo T é aumentado e o cálcio é oriundo do meio extracelular.??
7 – O sistema motor consiste em todos os músculos e nos neurônios que os comandam. Existe uma quantidade significativa de circuitos dentro da medula espinhal responsáveis pelo controle coordenado dos movimentos, especialmente os estereotipados (repetitivos), como aqueles relacionados com a locomoção. A medula espinhal possui certos programas motores para a geração de movimentos coordenados, e que tais programas são acessados, executados e modificados por comandos descendentes do encéfalo.
8 – Um neurônio motor alfa e todas as fibras musculares por ele inervadas formam, coletivamente, o componente básico do controle motor. Os motoneurônios alfa são responsáveis pela geração de força no músculo. Já os motoneurônios gama participam da regulação dos proprioceptores e inervam as fibras intrafusais.
9) Atrofia por desuso pois o músculo deixa de receber os sinais contráteis necessários. Pode haver também a contratura das fibras musculares, ou seja, seu encurtamento.
10) O processo contrátil é ativado por Ca2+ quando entra por canais de cálcio dependentes de voltagem na célula a partir do líquido extracelular no momento de PA. E a energia utilizada para o processo é decorrente da hidrólise de ATP. Os corpos densos irradiam filamentos de actina que se sobrepõe aos filamentos de miosina, gerando a contração muscular. A miosina cinase é ativada pelo complexo Ca2+-calmodulina que ativa as pontes cruzadas da miosina. Já a miosina fosfatase é responsável pelo fim da contração muscular por desfosforilar a cabeça de miosina, impedindo que a ponte cruzada se forme.
11) No músculo liso, existe uma menor atividade ATPase da cabeça de miosina, permitindo ciclos de ponte cruzada mais lentos e fração de tempo de ligação da ponte cruzada maior. Por isso, menor energia e necessária para manter a contração.
No músculo esquelético, a atividade de ATPase da cabeça de miosina é maior, sendo maior a quantidade de ATP degradada para formar ADP durante o processo de contração muscular e menor o tempo de ciclos de ponte cruzada.
12) Os PA em ponta são os observados no músculo esquelético e ocorrem na maior parte dos músculos lisos unitários. Os PA de músculo liso e cardíaco com platô podem ser associados à contração prolongada. Esse mecanismo ocorre da seguinte forma: a despolarização acontece pelo influxo de Na+ por canais rápidos de Na+ voltagem-dependentes e influxo de Ca2+ por canais lentos da Ca2+ voltagem-dependentes; a repolarização é caracterizada pelo efluxo de K+ por canais lentos de K+ dependentes de voltagem e canais de vazamento permeáveis a K+.
13) O coração é composto por dois sincícios: o sincício atraial e o ventricular. Essa divisão do músculo cardíaco em dois sincícios funcionais permite que os átrios se contraiam pouco antes da contração ventricular, o que é importante para a eficiência do bombeamento cardíaco. A fibras musculares cardíacas possuem discos intercalares que fundem as membranas das células que passam a se intercomunicar por meio de junções GAP, permitindo que o PA se espalhe por todas elas, formando um sincício. A de PA em platô faz a contração muscular ventricular durar mais vezes que no músculo esquelético. Algumas partes do coração apresentam excitação intrínseca rítmica, caracterizando o marcapasso que espalha a informação elétrica primeiro para o átrio e depois para o ventrículo. ???
14) O PA se difunde para o interior da fibra muscular, passando ao longo das membranas do túbulo T. O potencial dos túbulos T, por sua vez, age nas membranas dos túbulos sarcoplasmáicos longitudinais para causar a liberação de cálcio pelo retículo sarcoplasmático no sarcoplasma muscular. Esses íons de cálcio se dispersam para as miofibrilas, quando catalisam as reações químicas que promovem o deslizamento, um contra o outro, dos filamentos de miosina e actina, produzindo a contração muscular. Além dos íons cálcio, liberados das cisternas do retículo sarcoplasmático para o sarcoplasma, grande quantidade de cálcio adicional também se difunde para o sarcoplasma, partindo dos túbulos T no momento do PA por canais dependentes de voltagem na membrana do túbulo T. Em seguida, íons cálcio nosarcoplasma interagem com a troponina para iniciar a formação de pontes cruzadas e contração. (aumento da força de contração). O retículo sarcoplasmático no músculo cardíaco é menor, enquanto que o túbulo T é maior, quando comparado com o músculo esquelético. Existem ainda nos túbulos T GAGs que, por terem carga negativa, se ligam ao cálcio, mantendo-os disponíveis para se difundirem pelo interior das fibras do músculo cardíaco.
15) O ciclo cardíaco consiste no período de relaxamento – diástole – em que o coração se enche de sangue, seguido pelo período de contração – sístole – no qual o sangue é expulso. Durante a sístole, os átrios ejetam o sangue para os ventrículos e os ventrículos, para os sistemas circulatórios. Por isso, as paredes dos ventrículos são mais espessas que as dos átrios.
Existem dois momentos durante o ciclo cardíaco. O período de contração isovolumétrica: após o início da contração ventricular, a pressão ventricular sobe, fazendo com que as valvas A-V se fechem. O ventrículo gera pressão para empurrar e abrir as válvulas semilunares (aórtica e pulmonar) contra a pressão nas artérias aorta e pulmonar. OS VENTRÍCULOS ESTÃO SE CONTRAINDO, MAS NÃO OCORRE ESVAZIAMENTO. Ocorre aumento da tensão no músculo, mas ocorre pouco ou nenhum encurtamento das fibras musculares.
O período de ejeção: a pressão ventricular força a abertura das valvas semilunares. Imediatamnete, o sangue começa a ser lançado para diante, para as artérias. O primeiro terço de ejeção é chamado período de ejeção rápida, e os demais dois terços, período de ejeção lenta. 
16) A somação de forças acontece para aumentar a intensidade da contração total. Na somação por fibras múltiplas ocorre o recrutamento obedecendo ao Princípio do tamanho. Já na somação de forças por frequência e tetanização, as frequências de contrações progressivamente maiores, mantêm a concentração de Ca2+ elevada entre os PAs, e perpetua o estado contrátil sem relaxamento. ?????
18) Na contração isométrica há uma aumento de tensão, sem aumento do comprimento. Já na contração isotônica, a tensão permanece constante enquanto o comprimento do músculo aumenta(excêntrica)/diminui(concêntrica).
19) A propriocepção informa como o corpo se posiciona e se move no espaço. Os fusos e os axônios Ia que a eles estão associados são especializados em detectar alterações no comprimento muscular. Já o OTG monitora a tensão muscular/força de contração.
20) O fuso muscular é capaz de regular as alterações no comprimento do músculo e é composto por uma cápsula fibrosa, por fibras intra e extrafusais. Quando um peso é colocado no músculo, e o músculo começa a se alongar, o fuso muscular é estirado. O estiramento da região equatorial do fuso leva a uma despolarização dos terminais do axônio Ia porque abrem-se canais iônicos mecanossensíveis. O resultante aumento da descarga de potenciais de ação dos axônios Ia despolariza sinapticamente os neurônios motores alfa, que respondem com um aumento de suas frequências de PA. Isso faz com que o músculo se contraia e, portanto, encurte. Os neurônios motores alfa e gama são simultaneamente ativados por comandos descendentes do encéfalo. ???
21) OTGs estão dispostos em série e funcionam como sensor de tensão, ou seja, monitora a tensão muscular ou a força de contração. Na junção do músculo com o tendão e são inervados pelos axônios sensoriais Ib. Ia informa o comprimento do músculo, enquanto Ib informa a tensão . A medida que a tensão muscular aumenta, a inibição do neurônio motor alfa diminui a contração muscular; à medida que a tensão do músculo diminui, a inibição do neurônio motor alfa diminui, e a contração muscular aumenta.???
22)As ações de aferências Ib provenientes dos OTG sobre os neurônios motores alfa são polissinápticas. Elas são todas mediadas por interneurônios espinhais. Já o axônio Ia e os neurônios alfa sobre os quais estabelece sinapses constituem o arco reflexo monossináptico miotático, porque somente uma sinapse separa a aferência sensorial primária do neurônio motor.
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OBSERVAÇÕES: a) Moléculas de titina atuam como arcabouço que mantêm os filamentos de mosina e actina em seus lugares. Uma extremidade da molécula de titina é elástica, estando fixada ao disco Z, variando seu comprimento conforme o sarcômero contrai e relaxa. A outra extremidade está ancorada nos filamentos grossos de miosina.
b) Quando um PA passa pela fibra muscular, ele faz com que o retículo sarcoplasmático libere grande quantidade de cálcio que rapidamente circulam pelas miofibrilas. Os íons cálcio ativam as forças entre os filamentos de miosina e de actina, iniciando a contração muscular.
c) Os íons cálcio são bombeados de volta para retículo sarcoplasmático pela bomba de Ca 2+ na membrana, onde permanecem armazenados qté que chegue um novo PA -> cessação da contração muscular.
d) As duas cadeias pesadas de moléculas de miosina se espiralam formando a haste da molécula. Existem ainda duas cabeças livres na sua extremidade compostas por cadeias leves que ajudam a regular o funcionamento da cabeça durante a contração muscular. As projeções dos braços e das cabeças dos braços e das cabeças formam as pontes cruzadas flexíveis. Atividade de ATPase da cabeça de miosina que energiza o processo de contração.
e) Os filamentos de actina são formados por actina, tropomiosina e troponina. Ligada a cada molécula de actina G existe uma molécula de ADP (locais ativos com as quais interagem as pontes cruzadas dos filamentos de miosina). As moléculas de tropomiosina recobrem os locais ativos do filamento de actina, de forma a impedir que ocorra atração entre os filamentos de actina e miosina. A troponina é um complexo de três subunidades que tem afinidade pela actina, pela tropomiosina e pelo cálcio. 
f) O complexo troponina-tropomiosina impede a união entre miosina e actina, pois recobrem fisicamente os locais ativos da actina. O Cálcio em grande quantidade inibe o complexo troponina tropomiosina.
g) Tão logo os filamentos de actina são ativados pelos íons Cálcio, as pontes cruzadas das cabeças de miosina são atraídas pelos locais ativos do filamento de actina.
h) A ligação entre a ponte cruzada da cabeça e o local ativo no filamento de actina causa alteração conformacional da cabeça, fazendo com que se incline em direção ao braço da ponte cruzada. A ligação de um novo ATP causa o desligamento da cabeça pela actina.
i) Desnervação Muscular: o músculo deixa de receber os sinais contráteis necessários. Desencadeamento do processo de atrofia muscular. Caso o suprimento nervoso para o mísculo seja reestabelecido rapidamente, a recuperação total do músculo pode ocorrer em 3 meses.
As fibras atrofiadas são destruídas e substituídas por tecido fibroso e gorduroso. Contratura é o encurtamento das fibras musculares.
j) Cada fibra do músculo esquelético é inervada por uma única ramificação de axônio proveniente do SNC.
k) o recrutamento ordenado de neurônios motores é devido às variações de tamanho no neurônio motor alfa – Princípio do Tamanho.
l) A contração muscular inicia pela liberação de acetilcolina dos terminais dos axônios dos neurônios motores alfa que produz um grande PEPS na membrana pós-sináptica. Uma vez que a membrana das células musculares contém canais de sódio dependentes de voltagem, esse PEPS é suficiente para provocar um PA na fibra muscular. O relaxamento da fibra muscular ocorre quando há diminuição da concentração de Ca2+.
m) A despolarização dos túbulos T provoca a liberação de Ca2+ do retículo sarcoplasmático.
n) O fuso muscular é formado por uma capsula fibrosa, por fibras intra e extrafusais. Quando um peso é colocado no músculo, e o músculo começa a se alongar, o fuso muscular é estirado. O estiramento da região equatorial do fuso leva a uma despolarização dos terminais do axônio Ia porque abrem-se canais iônicos mecanossensíveis. O resultante aumento da descarga de potenciais de ação dos axônios Ia despolariza sinapticamente os neurônios motores alfa, que respondem com um aumento de suas frequências dePA. Isso faz com que o músculo se contrai e, portanto, encurte.
o) Os neurônios motores gama inervam as fibras musculares intrafusais nas duas extremidade do fuso muscular. A ativação dessas fibras causa a contração dos dois polos do fuso muscular, tracionando, portanto, a região equatorial não-contrátil e mantendo ativos os axônios Ia.
p) Circuito: neurônio motor gama →fibra muscular intrafusal → axônio aferente Ia → neurônio motor alfa → fibras musculares extrafusais - Alça Gama. Os neurônios motores alfa e gama são simultaneamente ativados por comandos descendentes do encéfalo.
q) Os órgãos tendinosos de Golgi e os fusos musculares são fonte de aferência proprioceptiva originada dos músculos. OTG funciona como sensor de tensão, ou seja, monitora a tensão muscular ou a força de contração. Na junção do músculo com o tendãoe são inervados pelos axônios sensoriais Ib. Ia informa o comprimento do músculo, enquanto Ib informa a tensão . A medida que a tensão muscular aumenta, a inibição do neurônio motor alfa diminui a contração muscular; à medida que a tensão do músculo diminui, a inibição do neurônio motor alfa diminui, e a contração muscular aumenta.