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04/03/2018 Contração muscular: fisiologia e bioquímica Profa. Dra. Camila M. Accardo No reino animal, os músculos destinam-se a duas funções: movimentos e força. Mecanismo de deslizamento dos filamentos (ou filamento deslizante) 04/03/2018 • A contração muscular ocorre porque as cabeças de miosina se prendem e “caminham” ao longo dos filamentos finos nas duas extremidades de um sarcômero, empurrando de maneira progressiva os filamentos finos na direção da linha M. • Os filamentos finos deslizam para dentro e se encontram no centro do sarcômero. • Conforme os filamentos finos vão deslizando, a banda I e a zona H se estreitam e, por fim, desaparecem juntas quando o músculo está em contração máxima. • Uma vez que os filamentos finos em cada lado do sarcômero estão presos às linhas Z, quando os filamentos finos deslizam, as linhas Z se aproximam e o sarcômero encurta. O encurtamento dos sarcômeros causa encurtamento de toda a fibra muscular, que, por sua vez, leva ao encurtamento de todo o músculo. 04/03/2018 Acoplamento excitação–contração • A elevação da concentração de Ca2+ no sarcoplasma começa a contração muscular e a diminuição termina. Uma enorme quantidade de Ca2+ está armazenada dentro do retículo sarcoplasmático. • Conforme o potencial de ação muscular vai se propagando ao longo do sarcolema e nos túbulos T, os canais de liberação de Ca2+ na membrana do RS vão se abrindo. Quando esses canais se abrem, o Ca2+ sai do RS para o sarcoplasma ao redor dos filamentos grossos e finos. • Os íons cálcio liberados se combinam com a troponina, fazendo com que mudem de forma. Essa alteração de conformação movimenta a tropomiosina para longe dos locais de ligação com a miosina na actina. • Esses eventos descritos são referidos coletivamente como acoplamento excitação–contração. • A membrana do retículo sarcoplasmático também contém bombas de transporte ativo de Ca2+ que usam ATP para movimentar Ca2+ de maneira constante do sarcoplasma para o RS. Enquanto os potenciais de ação musculares se propagam pelos túbulos T, os canais de liberação de Ca2+ são abertos 04/03/2018 Resumo da contração muscular Correlação clínica --- Rigor mortis • Depois da morte, as membranas celulares se tornam permeáveis. Os íons cálcio vazam para fora do retículo sarcoplasmático no sarcoplasma e possibilitam que as cabeças de miosina se liguem à actina. • A síntese de ATP cessa logo depois que a respiração para, portanto as pontes transversas não podem se soltar da actina. • A condição resultante, na qual os músculos se encontram em estado de rigidez (não podem contrair nem estirar), é chamada de rigor mortis (rigidez da morte). • O rigor mortis começa 3 ou 4 h depois da morte e dura cerca de 24 h; depois disso, desaparece quando as enzimas proteolíticas dos lisossomos digerem as pontes transversas. 04/03/2018 Juntando tudo... • JNM: os neurônios que estimulam as fibras musculares esqueléticas a se contraírem são chamados de neurônios somáticos motores. Cada neurônio somático motor apresenta um axônio que se estende do encéfalo ou medula espinal até um grupo de fibras musculares esqueléticas. • A fibra muscular se contrai em resposta a um ou mais potenciais de ação que se propagam ao longo de seu sarcolema e pelo seu sistema de túbulos T. • Os potenciais de ação muscular emergem na JNM, que consiste na sinapse entre um neurônio somático motor e uma fibra muscular esquelética. Metabolismo muscular • Diferente da maioria das células do corpo, as fibras musculares esqueléticas alternam entre um baixo nível de atividade, quando estão relaxadas e usando apenas uma pequena quantidade de ATP, e um alto nível de atividade, quando estão em contração e usando ATP em ritmo acelerado. • Uma enorme quantidade de ATP é necessária para ativar o ciclo da contração, para bombear Ca2+ para o retículo sarcoplasmático e para as outras reações metabólicas envolvidas na contração muscular. • Entretanto, o ATP presente dentro das fibras musculares é suficiente apenas para desencadear a contração por alguns segundos. Se as contrações musculares persistirem além desse tempo, as fibras musculares precisam fabricar mais ATP. • As fibras musculares possuem três maneiras de produzir ATP: (1) a partir do fosfato de creatina, (2) por respiração celular anaeróbica e (3) por respiração celular aeróbica 04/03/2018 Fosfato de creatina • Enquanto as fibras musculares estão relaxadas, elas produzem ATP além do necessário para o metabolismo em repouso. A maior parte do excesso de ATP é usada para sintetizar fosfato de creatina, uma molécula rica em energia encontrada nas fibras musculares. • A enzima creatinoquinase (CK) catalisa a transferência de um dos grupos fosfato de alta energia do ATP para a creatina, formando fosfato de creatina e ADP. • A creatina é uma pequena molécula similar ao aminoácido sintetizada no fígado, rins e pâncreas e, em seguida, transportada para as fibras musculares. • Quando a contração tem início e o nível de ADP começa a subir, a CK catalisa a transferência de um grupo fosfato de alta energia do fosfato de creatina de volta ao ADP. Essa reação de gera rapidamente novas moléculas de ATP. • Uma vez que a formação de ATP a partir do fosfato de creatina ocorre com muita rapidez, o fosfato de creatina é a primeira fonte de energia quando a contração muscular começa. Os outros mecanismos geradores de energia na fibra muscular (as vias anaeróbica e aeróbica) requerem tempo relativamente mais longo para produzir ATP em comparação ao fosfato de creatina. • Juntos, os estoques de fosfato de creatina e ATP fornecem energia suficiente para os músculos se contraírem maximamente por cerca de 15s. Busca ativa • Defina e esquematize unidades motoras. • Cite e defina os tipos de contração muscular.
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