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AMANDA FERREIRA Fisiologia da Contração Muscular: ● Contração muscular: Deslizamento da actina sobre a miosina. ● Relaxamento muscular: actina sai da miosina. ● Actina: filamento fino nas extremidades do sarcômero (banda clara). ● Miosina: filamento grosso no meio do sarcômero (banda escura). Tem uma cabeça que é capaz de ligar em um sítio de ativação na actina, mas, para isso, é preciso Ca2+. ● Miofibrila: Conjunto de filamentos de actina e miosina. ● Sarcômero: unidade funcional da célula muscular ● Fibra muscular = célula muscular. Contém muitos sarcômeros; multinuclear, núcleo na periferia. Nela há muitas dobras juncionais onde se encontram os receptores ionotrópicos. ● Fascículo/ feixe muscular: conjunto de fibras. ● Sarcolema: membrana da célula muscular. ● Sarcoplasma: citoplasma da célula muscular. Abundância de mitocôndrias. ● Retículo sarcoplasmático: retículo endoplasmático da célula muscular. Reservatório de Ca2+. Quando necessário, esse cálcio vai todo para o citoplasma para fazer contração muscular. Assim que o cálcio volta para o retículo a contração cessa. ● Túbulos T: “São muito pequenos e correm transversalmente às miofibrilas. Começam na membrana e penetram toda a fibra muscular." como se fosse invaginações da própria membrana da célula, pois se abrem para o exterior. Faz ligação direta do LEC com o citoplasma da célula. Também está em contato direto com o retículo sarcoplasmático. ● Nebulina: Fixa na actina. Responsável por manter o músculo no lugar. “Como se fosse um elástico”; fica esticada na hora da contração e depois volta. ● Titina: proteína elástica com a mesma função da nebulina. ● Tropomiosina: Uma “cordinha” que fica em volta da actina ● Troponina: Aminoácidos que têm a capacidade de receber o Ca2+. ● Então, quando o cálcio é liberado para ocorrer a contração, ele se liga diretamente na troponina. Assim que ocorre essa ligação, há um deslizamento da tropomiosina, expondo o sítio da actina e possibilitando a ligação deste com a cabeça da miosina, gerando a contração. ● Músculo esquelético: ○ Origem e inserção em ossos. ○ Fibra muscular longa. ○ Etapas da contração muscular: ■ Todo nervo que chega no músculo esquelético é um nervo colinérgico. Além disso, todo músculo esquelético tem receptor para ACH do tipo ionotrópico (nicotínico), não tem receptor muscarínico no músculo esquelético. O receptor nicotínico é um canal de Na+. ■ Quando for gerado espontaneamente um PA para a contração muscular, haverá a despolarização do axônio (abertura dos canais de Na+), abertura do canal de Ca2+ na base do axônio (junção AMANDA FERREIRA neuromuscular), Ca2+ entra para mobilizar as vesículas até que estas se fundam com a membrana do axônio, liberando ACH na fenda sináptica. A ACH se liga ao seu receptor nicotínico, que fica na célula muscular, e abre o canal de Na+. O Na+ entra do LEC para o LIC, despolarizando a célula muscular. ■ No túbulo T, a despolarização abre o canal de Ca2+ voltagem-dependente. O Ca2+ entra na célula muscular (tá em excesso no LEC) e estimula o retículo sarcoplasmático ao se ligar ao receptor de rianodina (canal de cálcio sensível a cálcio). Através desse receptor o Ca2+ vai sair do retículo sarcoplasmático para o citosol (sarcoplasma). Cálcio estimulando a saída de cálcio ( Bum! De cálcio - faícas de cálcio) Obs: a entrada de cálcio do LEC para o LIC é em uma quantidade muito pequena, mas o cálcio que sai do retículo sarcoplasmático, sai em altas quantidades. ■ Esse Cálcio em excesso se liga a troponina, fazendo com que a tropomiosina deslize, exposição do sítio da actina e ligação desta com a cabeça da miosina. ■ Obs: se um paciente tem deficiência de cálcio, ficará mais difícil o transporte deste do LEC para o LIC e ,consequentemente, haverá problemas de contração muscular. ■ Obs: Todo músculo é inervado por uma fibra mielinizada, que tem alta velocidade de condução do impulso nervoso. A condução da bainha de mielina é saltatória. A parte terminal do axônio é amielinizada. ■ Botão sináptico: parte do neurônio que contém as vesículas com neurotransmissores. ■ Junção neuromuscular = fibra muscular + botão sináptico. ■ As 2 ACH se ligam às subunidades alfa do receptor colinérgico ionotrópico, abrindo o canal, permitindo a passagem dos íon e despolarizando a célula. Isso gera um PEPS na fibra muscular, mas esse ainda não é o PA em si, pois esse PEPS eleva o potencial de repouso de -90mv a, mais ou menos, -20 e depois que é gerado o PA, que abre os canais de cálcio no túbulo T. Em especial na fibra muscular, o PEPS é chamado de Potencial na Placa Motora ( junção neuromuscular). ■ O Potencial da Placa Motora ativa canais de Na+ dependentes de voltagem, presentes nas dobras juncionais, gerando mais entrada de íons Na+ e, consequentemente, um PA. ■ O cálcio depois de liberado volta para o retículo sarcoplasmático. No retículo, além do receptor de rianodina há uma bomba chamada de serca que usa ATP (cálcio-ATPase) para bombear esse excesso de cálcio de volta para o retículo, preparando a célula para uma nova AMANDA FERREIRA contração muscular ou para sustentar uma contração muscular. A serca é ativada assim que o cálcio vai para o citosol; pela ausência de cálcio no retículo. A SERCA É RESPONSÁVEL PELO RELAXAMENTO. ■ O Ca2+ se liga na troponinaC - ela tem um local para o Ca2+ se ligar - por atração química, e imediatamente o filamento de tropomiosina se desliza, expondo o sítio de ligação para a cabeça da miosina se ligar a actina. Então, no repouso, a tropomiosina tampa esse sítio de ligação. ■ A cabeça da miosina faz um movimento para cima porque é uma ATPase, então consegue se movimentar através do ATP. Ela quebra o ATP, usando a energia e o transformando em ADP + Pi. ■ Assim que a cabeça da miosina se liga com a actina há a formação de uma ponte cruzada (ligação entre essas duas estruturas). O movimento da cabeça então, é que faz a actina se deslizar. Essas cabeças puxam como se fosse uma corda, mas não soltam ao mesmo tempo. Cada uma num momento para não haverrelaxamento da musculatura. ■ “Quando a cabeça se liga ao local ativo, essa ligação provoca, ao mesmo tempo, profundas alterações nas forças intramoleculares entre a cabeça e o braço dessas pontes cruzadas. O novo alinhamento de forças faz com que a cabeça se incline em direção ao braço e leve com ela o filamento de actina. Essa inclinação de cabeça é chamada de força de deslocamento ou movimento de força. Então, imediatamente após a inclinação, a cabeça, de forma automática, se separa do local ativo. Em seguida, ela se combina com novo local ativo, situado mais adiante no filamento de actina; então, a cabeça volta a se inclinar para efetuar novo movimento de força, e o filamento de actina move outro passo. Desse modo, as pontes cruzadas das cabeças se inclinam para frente e para trás, passo a passo, ao longo do filamento de actina, puxando as extremidades livres de dois filamentos sucessivos de actina em direção ao centro do filamento de miosina.” ■ O produto da clivagem do ATP (ADP+ Pi) fica na cabeça até ela se mover levando a actina. Quando isso ocorre, ele é liberado, permitindo a ligação com outra molécula de ATP e sua consequente clivagem. ■ Para ter o relaxamento, a cabeça da miosina tem que se desligar da actina e para isso a miosina gasta ATP também. ■ Obs: Rigor Mortis (contratura após a morte): Quando a pessoa morre, ela fica um tempo rígida. Isso acontece porque acabou o ATP, dessa forma não tem como ocorrer o relaxamento muscular. Depois vai relaxar apenas por causa da degradação da actina e da miosina pelo processo de putrefação. Outro fator que também é responsável por essa condição é a bomba serca, pois ela precisa de ATP para retirar o cálcio do citosol. Se o cálcio permanece lá, a miosina não se desliga da actina. AMANDA FERREIRA ○ A contração do músculo esquelético não depende do Ca2+ do LEC, mas sim do Ca2+ do retículo sarcoplasmático, pois o cálcio que entra do LEC é muito pouco - só serve para estimular o receptor de rianodina. Já no músculo liso depende do cálcio do LEC porque o retículo sarcoplasmático não é muito desenvolvido. ○ Fibras rápidas (tipo2): ■ Fibras grandes para uma grande força de contração. ■ Retículo sarcoplasmático extenso para a rápida liberação de Ca2+ para desencadear a reação. ■ Grande quantidade de enzimas glicolíticas para a rápida liberação de energia pelo processo glicolítico. ■ Suprimento de sangue menos extenso, devido ao metabolismo oxidativo ter importância secundária. ■ Via anaeróbia de produção de ATP. ■ Menor número de mitocôndrias. ■ Menor número de mioglobinas. -> “Fibra branca” ■ Atividades de explosão. ■ Tem os subtipos: ● a) entre o tipo 1 e o 2b. ● b) Propicia condições de alta velocidade, ainda que por tempos reduzidos. ■ Fadiga facilmente. ○ Fibras lentas (tipo 1): ■ Fibras menores. ■ Inervadas por fibras nervosas pequenas. ■ Sistema dos vasos sanguíneos e dos capilares extensos, para suprir quantidades extras de oxigênio. ■ Elevada quantidade de mitocôndrias para dar suporte aos altos níveis de metabolismo oxidativo. ■ Alto nível de enzimas. ■ Fibras com grande quantidade de mioglobina. -> “Fibra vermelha” ■ Sustenta atividade física por um longo período. Raramente se fadiga. ○ Unidade motora: ■ É o conjunto de fibras musculares inervadas pela mesma fibra nervosa. ■ Controle fino (ações mais delicadas): maior número de unidades motoras. Poucas fibras musculares são inervadas pela mesma fibra nervosa. ○ Tônus muscular: Resulta da baixa frequência de impulsos nervosos vindos da medula espinhal. ○ Potencial de Ação muscular: ■ O PA da fibra muscular é bem parecido com o da fibra nervosa. AMANDA FERREIRA ■ A despolarização (entra Na+ e sai K+) é muito rápida ( 2ms), mas esse período não é suficiente para que haja a contração da fibra muscular. A contração só começa quando o PA acaba. Por isso que é possível, enquanto ainda está havendo contração, gerar um novo PA na fibra. Ou seja, pode ocorrer uma somação, resultando uma contração muito forte. ■ Então, a força gerada depende: ● Da quantidade de fibras que estão sendo despolarizadas (quantidade de unidades motoras recrutadas): Um axônio despolariza mais de uma fibra muscular. Se há estímulo para apenas um axônio poucas fibras vão se contrair. Assim, quanto mais axônios estimulados, mais fibras despolarizadas e maior a força da contração. ● Da frequência dos PA. ● Do comprimento do sarcômero: quanto melhor for a interação da actina com a miosina nesse sarcômero mais força será gerada. Se o músculo está muito estendido ou muito encurtado, a força gerada será menor do que se estivesse no seu comprimento anatômico. Existe um comprimento ideal do sarcômero para gerar uma força máxima. ■ O tamanho da unidade motora determina a delicadeza e a precisão dos movimentos: Para movimentos finos é necessário vários neurônios inervando poucas fibras musculares (maior número de unidades motoras). Já quando não há necessidade de precisão de movimento, tem-se um neurônio inervando várias fibras musculares (menor número de unidades motoras). ■ Tetania: Um fenômeno de contração muscular sustentada que só vai relaxar quando houver fadiga muscular. Há uma somação de vários PA, gerando uma força cada vez maior do músculo e sustentando a contração. A fadiga pode ser causada, por exemplo, pelo esgotamento da acetilcolina. ● Tétano: a toxina da bactéria, no SNC começa a despolarizar os neurônios, gerando muitos PA e a contração sustentada. ● Cãibra: É uma contração sustentada. A maior parte é gerada por falta de condicionamento físico, ou seja, a fibra muscular não está sendo capaz de gerar ATP como devia. Como para relaxar precisa de gastar ATP, depois da contração ( que gastou todo o ATP que havia) não é possível relaxar. ○ Plasticidade muscular: capacidade de manipular as fibras musculares. ■ Hipertrofia: aumento do tamanho da célula. A musculação gera microlesões nas fibras musculares. Essa lesão sinaliza para algumas células satélites, que ficam na periferia da musculatura, que há necessidade de mais proteínas na fibra. Essa célulacomeça a AMANDA FERREIRA desenvolver mitocôndrias, proteínas, dentro dessa fibra muscular, aumentando de tamanho. Obs: a fibra muscular esquelética é capaz de regenerar porque ela tem células satélites. A cardíaca não. Obs: a testosterona estimula a célula satélite. Sempre que houver treinamento físico com frequência, ocorre o aumento na produção de testosterona. ■ Atrofia: perda do volume da célula muscular. Perde actina, miosina. Falta de inervação e desuso são algumas causas da atrofia muscular. ○ Miastenia gravis:”causa paralisia muscular devido à incapacidade de as junções neuromusculares transmitirem sinais suficientes das fibras nervosas para as fibras musculares” O paciente desenvolve anticorpos contra os receptores da acetilcolina (N1). Assim, não é possível fazer contração muscular. Normalmente, esses pacientes são tratados com inibidores de acetilcolinesterase, assim vai ter mais ACh na fenda - fica mais tempo no receptor (já que tem pouco). ○ Toxina botulínica: a estrutura química possui uma cadeia leve e uma cadeia pesada. Quando se faz a injeção da toxina, ela entra dentro do nervo, do terminal do axônio, e impede a fusão da vesícula de ACh. Assim, gera uma paralisia da musculatura. A cadeia leve tem a função de cortar a proteína snap25 (liga a vesícula na membrana). ○ Fadiga muscular: Aumenta em proporção quase direta com a intensidade da depleção do glicogênio muscular. Assim, os efeitos da fadiga, surgem em grande parte, da incapacidade contrátil e do processo metabólico das fibras musculares de continuar a manter a mesma intensidade de trabalho. ● Músculo liso: ○ Encontrado em órgãos, artérias, veias. ○ A aparência lisa é devida a disposição dos filamentos de miosina e actina é diferente. Tem uma conformação transversal. Então, quando ele se contrai, ele faz isso em todos os sentidos ( “vira uma bolinha”). ○ A organização das fibras faz com que a célula fique globular quando se contrai. ○ Os filamentos de actina se ligam aos chamados “corpos densos”. Essas conexões são as principais responsáveis pela transmissão da força de contração de uma célula para outra. Os corpos densos do músculo liso desempenham o mesmo papel dos discos Z do músculo esquelético. ○ A musculatura lisa consegue sustentar muita mais uma contração do que o músculo esquelético. Primeiro porque gasta muito pouco ATP para fazer contração de músculo liso - por isso que os esfíncteres do nosso corpo conseguem ficar fechados por muito tempo. ○ A contração é controlada por hormônios e substâncias parácrinas, além dos neurotransmissores. AMANDA FERREIRA ○ As fibras musculares lisas são menores que as esqueléticas. São uninucleadas, com o núcleo no centro. ○ Tipos: ■ Multiunitário: não existe contato elétrico de uma célula com a outra. Cada célula precisa ser estimulada separadamente. “Composto por fibras musculares separadas e discretas. Cada fibra opera independente uma das outras e, com frequência, é invervada por uma única terminação nervosa. Na superfície delas há uma camada de glicoproteína e colágeno que isola as fibras umas das outras.” ■ Unitário: Contrai como se fossem uma única célula. Conectam-se por junções comunicantes. ○ Diferenças da contração dos músculos liso e esquelético: ■ A frequência dos ciclos das pontes cruzadas de miosina no músculo liso(ML) é muito mais baixa que no músculo esquelético (ME). Porém, a fração de tempo que as ponte cruzadas se mantêm ligadas é maior no ML que no ME. ■ No ML se gasta menos energia para contração que no ME. ■ No geral, tempo de contração do ML é muito mais prolongado que o do ME. O lento início da contração no ML, bem como sua contração prolongada, são causados pela lentidão da conexão e da desconexão das pontes cruzadas com os filamentos de actina. Além disso, o início da contração em resposta aos íons cálcio é muito muito mais lento que no músculo esquelético. ■ A despeito da quantidade relativamente pequena de filamentos de miosina no ML, e a despeito do longo ciclo de tempos das pontes cruzadas, o máximo da força de contração do ML é frequentemente maior que o do ME. Isso resulta do período prolongado de conexão das pontes cruzadas de miosina com os filamentos de actina. ■ O mecanismo de trava do ML - quando há uma contração completa a quantidade de excitação continuada se reduz bastante e o músculo mantém sua força de contração - pode manter uma contração tônica prolongada no ML por horas com o uso de pouca energia. É necessário um pequeno sinal excitatório continuado das fibras nervosas ou de fontes hormonais. ■ O ML tem a capacidade de restabelecer muito rapidamente a força original de contração ( depois de muito contraído ou muito relaxado), permitindo que um órgão oco mantenha quase a mesma pressão no interior de sua luz a despeito de grandes e prolongadas alterações no volume. ○ Retículo sarcoplasmático menor que no músculo esquelético. Por isso que agora há dependência do cálcio extracelular. AMANDA FERREIRA ○ A membrana plasmática forma cavéolas (invaginações), que são responsáveis pelo armazenamento de cálcio. É um modo de suplementar a pouca quantidade de cálcio que tem no retículo sarcoplasmático. ○ No músculo liso não tem troponina e nem tropomiosina. ○ Fases da contração: ■ Os estímulos poderiam ser desencadeados por: neurotransmissores autonômicos, estímulo hormonal, estiramento do músculo… Isso é devido ao fato de que a membrana do ML contém muitos tipos de receptores proteicos que podem iniciar o processo contrátil. Outros receptores inibem a contração. ■ Por um estímulo qualquer há a abertura dos canais de Ca2+, permitindo o influxo de Ca2+ para a célula muscular lisa, estimulando a liberação de mais cálcio, tanto do retículo sarcoplasmático quanto das cavéolas. No citosol, o cálcio se liga a calmodulina (proteína presente no citosol que tem afinidade pelo cálcio), formando o complexo cálcio-calmodulina. ■ Esse complexo ativa uma enzima chamada “cinase da cadeia leve da miosina” que é responsável, quando ativa, por doar ATP (fosforilação), no caso da musculatura lisa, para acabeça da miosina. Nesse momento a miosina já se liga a actina, pois não há tropomiosina bloqueando o sítio de ligação e assim ocorre a contração. Uma vez que ativou a cabeça da miosina ela já se liga à actina, mas precisa desse complexo. ■ Depois da contração, o Ca2+ tem que voltar para o retículo pela serca, ou vai sair da célula por meio de uma cálcio ATPase da membrana ou por meio de um simporte com o Na+. ■ Uma vez que o Ca2+ não está no citosol, há a desativação do complexo cálcio-calmodulina. Não tem doação de ATP e a miosina não consegue se ligar à actina e, como para fazer o movimento da cabeça da miosina precisa de ATP, ele não será mais realizado. ■ A contração do músculo liso é sustentada porque, uma vez que a cabeça da miosina se ligou a actina, mesmo o cálcio indo embora, essa ligação pode permanecer sem gastar nada de ATP ( mecanismo de tranca). ■ A enzima “fosfatase de miosina” é que é a responsável por desativar essa ligação cruzada. Essa enzima se encontra no citosol e cliva o fosfato da cadeia leve da miosina. Dessa forma o ciclo se interrompe e a contração cessa. O tempo necessário para o relaxamento da contração muscular é, portanto, determinado em grande parte pela quantidade de fosfatase de miosina ativa na célula. ■ Explicação do fenômeno de trava: “Quando as enzimas quinase e fosfatase da miosina estão ambas bastante ativadas, a frequência dos ciclos das cabeças de miosina e a velocidade de contração são elevadas. Em seguida, com a redução na ativação destas enzimas, a AMANDA FERREIRA frequência dos ciclos diminui, porém, ao mesmo tempo, a desativação delas permite que as cabeças de miosina se mantenham ligadas ao filamento de actina por uma fração cada vez mais longa da duração de um ciclo. Portanto, o número de cabeças ligadas ao filamento de actina em qualquer momento permanece grande. Como o número de cabeças ligadas à actina determina a força estática da contração, a tensão é mantida ou “travada”; pouca energia é usada pelo músculo, porque o ATP não é degradado a ADP, exceto na rara ocasião em que a cabeça se desconecta.” ■ Obs: adrenalina provoca vasodilatação; oxido nítrico relaxamento ○ Os neurotransmissores liberados mais importantes são ACh e norepinefrina, mas elas nunca são secretadas pela mesma fibra. Elas funcionam com ações opostas: quando esta excita, aquela inibe e vice versa. Quem determina a ação desses neurotransmissores é o receptor (excitatório ou inibitóro). ○ Potencial de ação: ■ Acontece de 2 formas: em espícula e em platô ( contração prolongada de alguns órgãos - uretér, útero). ■ Os íons Na+ participam pouco da geração de PA, os íons Ca2+ são muito mais importantes. Os canais de Ca2+ se abrem muito mais lentamente que os de Na+ e permanecem abertos por mais tempo. Este fato é o que provoca em larga medida o platô prolongado do PA de algumas fibras musculares lisas.
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