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CONTRAÇÃO MUSCULAR CONTRAÇÃO MUSCULAR Diego V. Wilke Fibra muscular lisa Núcleo Estrias Núcleo Discos Intercalares Fibra muscular cardíaca Fonte: Malvin et al., 1997. Concepts in humam Physiology Tipos de músculo Involuntária Tetania Resposta Graduada Contração tônica Involuntária - Tudo ou nada Contração voluntária Tetania Resposta graduada Função Células fusiformes Não estriada Uninucleada Retículo pouco desenvolvido Células ramificadas Estriada Uninucleada Retículo bem desenvolvido Célula cilíndrica longa Estriada Multinucleada Retículo muito desenvolvido Estrutura LisoCardíacoEsquelético Fonte: Malvin et al., 1997. Concepts in humam Physiology Músculo Fibra muscular Tecido conectivoMembrana Miofibrila Núcleos Linha Z Linha Z Linha Z Sarcômero Filamento grosso Ponte cruzada Filamento fino O músculo esquelético Fonte: Malvin et al., 1997. Concepts in humam Physiology Miofibrilas RelaxadoRelaxado ContraindoContraindo Contração máximaContração máxima Linha Z Linha Z Linha Z Filamento grosso Filamento fino Filamento grosso Filamento fino Filamento fino 2 sarcômeros Ponte cruzada Fonte: Malvin et al., 1997. Concepts in humam Physiology Fonte: A.D.A.M. Software, Interactive Physiology. Filamentos grossos: Miosina Cauda Cabeça (pontes cruzadas) Cabeça (pontes cruzadas) Sítio de ligação Para o ATP Fonte: A.D.A.M. Software, Interactive Physiology. Cabeça (pontes cruzadas) Sítio de ligação Para o ATP Fonte: A.D.A.M. Software, Interactive Physiology. Animação! Filamentos Finos: Actina Fonte: A.D.A.M. Software, Interactive Physiology. Sítios ativos Actina G Actina F Fonte: A.D.A.M. Software, Interactive Physiology. Actina Tropomiosina Tropomiosina Actina Troponina Fonte: A.D.A.M. Software, Interactive Physiology. Retículo Sarcoplasmático Repouso Fonte: A.D.A.M. Software, Interactive Physiology. Retículo Sarcoplasmático Passo 1: Liberação de Ca+2 do retículo, ligação na troponina C e liberação dos sítios ativos da actina. Fonte: A.D.A.M. Software, Interactive Physiology. Retículo Sarcoplasmático Passo 2: Ligação da miosina à actina. Fonte: A.D.A.M. Software, Interactive Physiology. Retículo Sarcoplasmático Passo 3: Deslizamento das miofibrilas. Deslocamento das cabeças de Miosina. Fonte: A.D.A.M. Software, Interactive Physiology. Retículo Sarcoplasmático Passo 4: A cabeça de miosina liga-se a uma nova molécula de ATP e desconecta-se da actina. Fonte: A.D.A.M. Software, Interactive Physiology. Retículo Sarcoplasmático Passo 5: O ATP é novamente hidrolizado na cabeça de miosina. Fonte: A.D.A.M. Software, Interactive Physiology. Retículo Sarcoplasmático Passo 6: O Ca+2 é recaptado pelo Retículo sarcoplasmático, encerrando o processo. Fonte: A.D.A.M. Software, Interactive Physiology. Retículo Sarcoplasmático Múltiplas Pontes Cruzadas. Fonte: A.D.A.M. Software, Interactive Physiology. Retículo Sarcoplasmático Múltiplas Pontes Cruzadas. Teoria da “catraca” • Cabeça de miosina interage com ATP - atividade ATPásica - acúmulo do energia • Efeito troponina-tropomiosina inibido pelo cálcio • Interação actina-miosina • Deslocamento (gasto de energia) • Sai ADP + Pi, liga novo ATP • Recomeça o ciclo Animação! 1 filamento Animação! Vários filamentos Animação! Bomba de Ca+2 Relação comprimento inicial - força de contração ↑ Nº de sarcômeros em série - ↑ velocidade de contração ↑ Nº de sarcômeros em paralelo - ↑ força de contração Placa Motora Eventos: • 1. Despolarização do elemento pré-sináptico • 2. Liberação do neurotransmissor - Acetilcolina • 3. Reconhecimento do receptor - Receptor nicotínico • 4. Resposta - Contração Acoplamento excitação-contração Fonte: Despopoulos & Silbernagl, 1991. Color Atlas in Physiology. Correntes Elétricas na Placa Motora Corrente unitária Tempo (ms) Tempo (ms) Tempo (ms) Potencial em miniatura Potencial evocado Receptor nicotínico Fonte: Kandel et al., 2000. Principles of Neural Science. Fonte: A.D.A.M. Software, Interactive Physiology. Sarcolema Fenda Sináptica Vesículas sinápticas contendo acetilcolina Placa motora Túbulo T Cisterna RS Sarcômero Neurônio Motor Junção Neuromuscular Túbulo T Membrana Plasmática Retículo Sarcoplasmático Ca+2 Fonte: Zigmond et al., 1999. Fundamental Neuroscience. Canal de Ca+2 dependente de voltagem Receptor de Rianodina Espaço extracelular Citoplasma Retículo Sarcoplasmático Fonte: Zigmond et al., 1999. Fundamental Neuroscience. Animação! Metabolismo muscular • Consumo de ATP – Deslizamento dos miofilamentos – Liberação das pontes cruzadas – Bombeamento de cálcio para o retículo Fonte: Despopoulos & Silbernagl, 1991. Color Atlas in Physiology. Energia Química Reserva: 5 µmol/ g músculo Calor Energia Mecânica Reserva suficiente para 10 contrações Contração Fonte: Despopoulos & Silbernagl, 1991. Color Atlas in Physiology. Reserva: 25 µmol/ g músculo Decomposição da fosfocreatina Alta peformance Curta duração Reserva: 100 µmol/ g músculo GLICOGÊNIO GLICOSE-P GLICOSE PIRUVATO Ác. LÁCTICO LACTATO Glicólise Metabolismo oxidativo 2 Acetil-CoA Ciclo do Ác. Cítrico Cadeia Respiratória Ganho total: 36 mol ATP/mol de glicose Ganho total: 2 mol ATP/mol de glicose 3 mol ATP/mol de glicose-P Alta peformance Maior duração Peformance Permanente Tipos de fibras musculares esqueléticas: Maiores Maior força de contração Energia proveniente da glicólise Menor vascularização Baixo número de mitocôndrias 2A - intermediária (vermelha) 2B - bem característica (branca) Menores Inervadas por fibras delgadas Amplamente vascularizadas Alto número de mitocôndrias Presença de mioglobina (coloração avermelhada) Retículo pouco desenvolvido Tipo 2 - fibras rápidasTipo 1 - fibras lentas Unidade Motora Fibra Muscular - Neurônio motor 1:1 Unidade Motora: todas as fibras musculares inervadas por um mesmo neurônio motor 1 FN : 150 FM Fonte: Malvin et al., 1997. Concepts in humam Physiology Potenciais de ação Potenciais de ação Atividade Contrátil Atividade Contrátil Contração Somação Tetania Fonte: Malvin et al., 1997. Concepts in humam Physiology Músculo liso Fibra muscular lisa Núcleo Características funcionais: • Respostas - sistemas neurais e hormonais – Sincício - presença de junções GAP • Contração não-linear • Consumo de ATP minimizado - continuamente contraídos Estrutura: • Presença de junções GAP • Uninucleares • Relação superfície/volume alta • Não possuem túbulos T (mas possuem cavéolas) Aparato contrátil: • Não possuem sarcômeros • Papel do citoesqueleto • Filamentos finos – Não possuem troponina – 2x mais que na musculatura esquelética • Filamentos grossos – 1/4 da musculatura esquelética Filamento Intermediário Filamento Grosso Filamento Fino Área densa Corpo denso Junções comunicantes Junções mecânicas Relaxado Contraído Área densa da membrana Corpo denso Mecanismos de controle: • Inervação extrínseca e intrínseca • Hormônios circulantes • Mediadores locais • Via junções GAP • Junções com outras células Potencial de ação na membrana do músculo liso Abertura dos canais de Ca2+ sensíveis à voltagem ↑ [Ca2+] 4Ca+2 -calmodulina Cinase das cadeias leves da miosinaMiosina~P + actina Miosina + actina Fosfatases das cadeias leves da miosina Formação de pontes cruzadas Tensão Formação de pontes trancadas Tensão tônica Cadeias leves da Miosina Citoesqueleto Miosina FosfataseMiosina Quinase Ativa Miosina Quinase Inativa Calmodulina Regulação covalente permite 8 combinações para pontes cruzadas Canal de Ca+2 dependente de ligante Canal de Ca+2 voltagem dependente Tempo Canal de Ca+2 sensível à IP3 Principais mecanismos que determinam a concentração de Cálcio mioplasmático. Importância: - São funcionalmente diferentes do músc. Esquelético e devem ser capazes de gerar vários tipos de atividade mecânica; - Atividade coordenada ou resposta separada em tecidos isolados; - A regulação covalente requer regulação precisa da [Ca++] mioplasmático. Neurotransmissor ou hormônio Canal de Ca+2 dependente de ligante Na-K ATPase Canal de Ca+2 voltagem dependente Bomba de Ca+2 Trocador Tempo Retículo Sarcoplasmático Neurotransmissor ou hormônio Canal de Ca+2 sensível à IP3 Normalmente Contraído Parcialmente Contraído-Tônico Fásico Normalmente Relaxado Força R e l a x a m e n t o C o n t r a ç ã o Esfíncteres Vasos sangüíneos Estômago Intestino Esôfago Bexiga Velocidade e fosforilação das pontes cruzadas Força Contração Fásica Contração Tônica Velocidade e fosforilação das pontes cruzadas Força
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