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CONTRAÇÃO MUSCULAR Fisiologia Humana Prof. Ms. Fabiano Miguel Mecanismos de Contração • Quando as células musculares são observadas através do microscópio eletrônico, nota-se que cada célula é composta por muitas subunidades denominadas miofibrilas ( fibrilas = fibras pequenas). • As miofibrilas são estriadas com bandas A escuras e bandas I claras • Cada miofibrila contém estruturas ainda menores denominadas miofilamentos (ou simplesmente filamentos) • A banda A contém filamentos grossos que conferem à banda a sua aparência escura. A banda I mais clara, ao contrário , contém filamentos finos. • Basicamente, os filamentos grossos são compostos pela proteína miosina, e os filamentos finos pela proteína actina. Microfotografia eletrônica de um corte longitudinal de miofibrilas Mecanismos de contração • As regiões centrais mais claras da banda A são denominadas linha H. • As linhas H centrais contêm apenas filamentos grossos que não são sobrepostos por filamentos finos. • No centro de cada banda I existe uma linha Z escura e fina. O arranjo dos filamentos grossos e finos entre um par de linhas Z forma um padrão repetitivo que serve como subunidade básica da contração do músculo estriado. Essas subunidades, de Z a Z, são denominadas sarcômeros. Mecanismo de Contração • As bandas A de cada fibra muscular são compostas por filamentos grossos e as bandas I contêm filamentos finos. O movimento das pontes cruzadas que se estendem dos filamentos grossos aos filamentos finos causa o deslizamento dos filamentos e, consequentemente, a tensão e o encurtamento muscular. • A atividade das pontes cruzadas é regulada pela disponibilidade de Ca+, que aumenta pela estimulação elétrica da fibra muscular por meio da ligação do Ca+ a proteínas reguladoras localizadas nos filamentos finos. Teoria dos Filamentos Deslizantes da contração • Quando um músculo se contrai, ele diminui de comprimento em consequência do encurtamento de suas fibras individuais. Por sua vez, o encurtamento das fibras musculares é produzido pelo encurtamento de suas miofibrilas, que ocorre em decorrência da diminuição da distância de uma linha Z a outra linha Z. Arranjo dos filamentos grossos e finos numa fibra muscular estriada • O encurtamento dos sarcômeros não é produzido pelo encurtamento dos filamentos, mas pelo deslizamento dos filamentos finos sobre e entre os filamentos grossos. No processo da contração, os filamentos finos de cada lado de cada banda A deslizam cada vez mais profundamente em direção ao centro. Mecanismo de Contração Modelo de filamentos deslizantes da contração muscular Pontes cruzadas • O deslizamento dos filamentos é produzido pela ação de numerosas pontes cruzadas que se estendem da miosina em direção à actina. • Essas pontes cruzadas fazem parte das proteínas miosina que se estendem do eixo dos filamentos grossos para formar “braços” que terminam em “cabeças” globulares. • Uma cabeça miosina possui 2 cabeças globulares que servem como pontes cruzadas. • A orientação das cabeças da miosina de uma lado de um sarcômero é oposta à das cabeças do outro lado. Estrutura da miosina e actina Ciclo da ponte cruzada que causa o deslizamento dos filamentos e a contração muscular Etapa 1 Etapa 2 Etapa 3 Etapa 4 Etapa 5 Etapa 6 Etapa 7 Etapa 8 Regulação da Contração • Para que um músculo relaxe, a ligação das pontes cruzadas da miosina à actina deve ser impedida. • Um tipo diferente de proteína, denominado tropomiosina, está localizado no interior do sulco entre a coluna dupla de monômeros de actina –G. • Ligado à tropomiosina, em vez de ligar-se diretamente à actina, existe um terceiro tipo de proteína denominado troponina. • A troponina e a tropomiosina atuam em conjunto para regular a ligação das pontes cruzadas à actina e, consequentemente, servem como um alternador da contração e do relaxamento muscular. • Num músculo relaxado, a posição da tropomiosina nos filamentos finos bloqueia fisicamente as pontes cruzadas, impedindo-as de se ligar aos locais de ligação específicos da actina. • Portanto, para que as pontes cruzadas da miosina se liguem à actina, a tropomiosina deve ser movida e isso requer a interação da troponina com o Ca+. Regulação da Contração Papel do Ca+ na Contração Muscular • A posição dos complexos troponina-tropomiosina nos filamentos finos é ajustável. • Quando o Ca+ não está ligado à troponina, a tropomiosina encontra-se numa posição que inibe a ligação das pontes cruzadas à actina, impedindo a contração muscular. • Quando ele se liga à troponina, os complexos troponina- tropomiosina mudam de posição. • As pontes cruzadas podem então se ligar à actina, produzir uma estimulação muscular e se desligar da actina. Papel do Ca+ na contração muscular CONTRAÇÃO MUSCULAR Mecanismos de Contração Número do slide 3 Microfotografia eletrônica de um corte longitudinal de miofibrilas Mecanismos de contração Mecanismo de Contração Teoria dos Filamentos Deslizantes da contração Arranjo dos filamentos grossos e finos numa fibra muscular estriada Mecanismo de Contração Modelo de filamentos deslizantes da contração muscular Pontes cruzadas Estrutura da miosina e actina Ciclo da ponte cruzada que causa o deslizamento dos filamentos e a contração muscular Etapa 1 Etapa 2 Etapa 3 Etapa 4 Etapa 5 Etapa 6 Etapa 7 Etapa 8 Regulação da Contração Número do slide 23 Papel do Ca+ na Contração Muscular Papel do Ca+ na contração muscular
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