Aula 8 Sistema de fornecimento e utilização de energia Sistema Músculo Esquelético

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Sistema de fornecimento e utilização de energia
Sistema Músculo-Esquelético
Rodrigo Viana - 2018
Estrutura e função 
Composto por vários tecidos:
Células musculares
Tecido nervoso
Sangue
Tecido conjuntivo
Estrutura e função 
Componentes:
Músculo
Fáscia (tecido conjuntivo)
Fibras musculares
Fascículos 
Camadas:
Epimísio
Perimísio
Endomísio
Estrutura e função 
Componentes:
Músculo
Fáscia (tecido conjuntivo)
Fibras musculares
Fascículos 
Camadas:
Epimísio
Perimísio
Endomísio
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Características
Apresentam organelas (mitocôndrias, lisossomos, etc)
Multinucleados
Estrias (bandas claras e escuras)
Estrutura e função 
Estrutura dos sarcômeros:
Sarcolema – membrana celular
Sarcoplasma - citoplasma
Miofibrilas (contém as proteínas contráteis)
Miosina (espesso)
Actina (fino)
Troponina
Tropomiosina
Aspecto estriado
Regulação contrátil
Estrutura e função
Estrutura do sarcômero
Linha Z – divisão dos sarcômeros por proteína
Banda escura – filamentos de miosina
Banda clara – filamentos de actina
Zona H – filamento de miosina sem sobreposição de actina
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Função
Geração de força para a locomoção e para a respiração
Geração de força para a sustentação postural
Produção de calor durante períodos de exposição ao frio
Junção neuromuscular
Junção neuromuscular - é local onde o neurônio motor e a célula muscular se encontram
Unidade motora – neurônio motor e todas as fibras que ele inerva.
Placa motora – sinapse neuromuscular
Fenda neuromuscular – espaço entre o neurônio motor e a fibra muscular
Junção neuromuscular
Unidade motora
Junção neuromuscular
Liberação da acetilcolina provoca aumento da permeabilidade do sarcolema ao sódio resultando num despolarização: potencial da placa motora (PPM).
PPM início do processo contrátil.
Fenda neuromuscular
ACh
Mecanismo de contração muscular
Contração muscular é um processo complexo que envolve diversas proteínas celulares e sistemas de produção de energia.
Modelo do filamento deslizante
As fibras musculares se contraem pelo encurtamento de suas miofibrilas em razão do deslizamento da actina sobre a miosina.
Isso acarreta redução da distância de uma linha Z a outra.
As cabeças das pontes cruzadas da miosina estão voltadas para a molécula de actina
Durante a contração haverá deslizamento de actina e miosina em decorrência da ação das pontes cruzadas. 
Se ligam como “braços” num “estado de ligação forte”.
O desenvolvimento da força e a contração muscular somente ocorre no “estado de ligação forte”.
Esse estado acarreta orientação das pontes cruzadas, que quando ligam à actina, em cada lado do sarcômero, podem puxá-la em direção ao centro. Essa “puxada” acarreta o encurtamento muscular e geração de força.
O termo acoplamento excitação – contração se refere à sequencia de eventos na qual um impulso nervoso (potencial de ação) atinge a membrana muscular e produz o encurtamento muscular por meio da atividade das pontes cruzadas
Energia para a contração
A energia é retirada da degradação do ATP pela enzima ATPase.
ATPase está localizada na cabeça da ponte cruzada da miosina.
Energiza as pontes cruzadas de miosina, que puxam a actina e encurtam o músculo.
Regulação do acoplamento Excitação-Contração
No repouso a actina e miosina não estão firmemente ligados e por essa razão tem um “estado de ligação fraca”
O que regula a interação entre a actina e miosina e consequentemente a contração muscular?
Regulação do acoplamento Excitação-Contração
1° passo: início do estímulo nervoso à junção neuromuscular;
Liberação da acetilcolina na fenda sináptica
2° passo: acetilcolina se liga aos receptores da placa motora
Gera um potencial de ação na placa motora
3° passo: despolarização da célula muscular (excitação), ocorro nos túbulos transversos.
4° passo: potencial de ação atinge o retículo sarcoplasmático, há liberação de Ca++.
Regulação do acoplamento Excitação-Contração
4° passo: Ca++ se difunde pelo músculo e se uni-a troponina.
Detonador da contração muscular
Regulação através da troponina e tropomiosina (interação actina e miosina) *
* Relação anatômica entre actina, troponina e tropomiosina
Actina formada por filamentos duplos e enrolados de proteínas
Tropomiosina é uma molécula fina que repousa sobre a actina, ligados a tropomiosina encontra-se a proteína troponina.
TROPONINA + TROPOMIOSINA 
LIGAÇÃO DE ACTINA
c/ PONTES CRUZADAS MIOSINA
regulação
* Relação anatômica entre actina, troponina e tropomiosina
No músculo relaxado: 
Tropomiosina bloqueia os sítios ativos da molécula de actina, onde as pontes cruzadas de miosina devem se fixar -> estado de ligação fraco -> e não produz contração.
Principal responsável pela contração é o Ca++ (retículo sarcoplasmático)
Baixa concentração no sarcoplasma.
Regulação do acoplamento Excitação-Contração
4° passo: Ca++ se difunde pelo músculo e se uni-a troponina.
Detonador da contração muscular
Regulação através da troponina e tropomiosina (interação actina e miosina) *
5° passo:Ca++ se liga a troponina -> causa mudança de posição da tropomiosina e os sítios de actina são descobertos.
Isso permite uma ligação forte de uma ponte cruzada de miosina com a actina.
6° passo: essa ligação causa um movimento angular das pontes cruzadas -> encurtamento muscular
ATPase hidrolisa novamente o ATP que fornece energia para o reacoplamento da actina
7° passo: a contração se repete enquanto houver Ca++ e ATP
Falha nos níveis adequados de Ca++ e ATP -> distúrbio da homeostasia muscular que gera fadiga.
8° passo: a interrupção da contração é a ausência do impulso nervoso. 
desta forma o Ca++ volta para o retículo endoplasmático.
9° passo: a remoção de Ca++ da troponina faz com que a tropomiosina mova para trás -> cobrindo os sítios de ligação da molécula de actina e interação das pontes cruzadas.
Tipos de fibras
A maioria dos grupos musculares do corpo contém uma combinação de fibras musculares.
Os tipo de fibras pode ser influenciada pela:
Genética
Níveis hormonais no sangue
Hábitos de exercício
Na prática, a composição das fibras dos músculos esqueléticos possui um papel importante no desempenho de eventos de força e de resistência
Características bioquímicas e contráteis do músculo esquelético
Bioquímicas:
Capacidade oxidativa
Tipo de isoforma da ATPase
Contráteis:
Produção de força máxima
Velocidade de contração
Eficiência da fibra muscular
Bioquímicas
Capacidade Oxidativa:
Determinada pelo número de mitocôndrias
Maior capacidade de produção aeróbica de ATP
Número de capilares que circundam a fibra
 O2 adequado nos períodos de contração muscular
Quantidade de mioglobina no interior da fibra
 aumenta a liberação de O2 do capilar para as mitocôndrias
IMPORTANTE: Fibra muscular com alta concentração de mioglobina aliada a um número elevado de mitocôndrias e capilares possuirá alta capacidade aeróbica e portanto será mais resistente a fadiga.
Bioquímicas
Tipo de isoforma da ATPase
ATPase com alta atividade:
Degradam o ATP rapidamente
Maior velocidade do encurtamento muscular
ATPase com baixa atividade
Encurtam mais lentamente
Contráteis
Produção de força máxima
Força produzida depende da área transversa. Força específica = força/área transversa da fibra
Velocidade de contração das fibras individuais
Velocidade de encurtamento máximo das fibras. A ATPase da miosina é quem regula a velocidade da fibra.
Alta atividade de ATPase possui Vmáx. elevada 
Baixa atividade de ATPase possui Vmáx baixa
Eficiência da fibra muscular
Uma fibra muscular eficiente exige menos energia para realizar determinado trabalho.
Tipos de fibras
Fibras lentas
Tipo I ou oxidativa
Enzimas oxidativas
Grande capacidade de metabolismo aeróbico
Alta resistência a fadiga
Vmáx mais lento
Menor tensão específica
Mais eficientes
Fibras rápidas
Tipo IIa, IIb, 
IIb
Glicolíticas
Pequeno número demitocôndrias
Capacidade metabólica anaeróbica limitada
Tensão específica similar a IIa e > tipo I
 Atividade ATPase >
Vmáx. Maior
Menos eficiente
IIa
Fibra intermediária
Extremamente adaptáveis
Eleva sua capacidade oxidativa a níveis iguais a tipo I – treino de resistência
Tipos de fibras
Tipos de fibras e desempenho
Sem diferença
idade
sexo
SEDENTÁRIOS
47 – 53% FIBRAS LENTAS
ATLETAS POTÊNCIA
FIBRAS RÁPIDAS
ATLETAS RESISTÊNCIA
FIBRAS LENTAS
Alterações dos tipos de fibra muscular e treinamento físico
O treinamento físico pode acarretar alterações nos tipos de fibras musculares?
Alterações dos tipos de fibra muscular e treinamento físico
Treinamento de resistência
Treinamento de força
Fibras rápidas
Fibras lentas
Alterações dos tipos de fibra muscular e treinamento físico
O treinamento de resistência resulta num aumento da porcentagem de fibras tipo I?
Alterações dos tipos de fibra muscular e treinamento físico
Treinamento de longa duração
Fibras rápidas
Fibras lentas
Alterações dos tipos de fibra muscular e treinamento físico
Fibras musculares esqueléticas são PLÁSTICAS
 - Aumento da atividade física
 - Fatores humorais
Alterações dos tipos de fibra muscular e idade
Perda de massa muscular
Perda lenta (25 – 50 anos) – 10%
Perda rápida (50 – 80 anos) – 40%
> 80 anos – 50% 
↓ Fibras rápidas
↑ Fibras lentas
Alterações dos tipos de fibra muscular e idade
O envelhecimento diminui a capacidade de o músculo esquelético se adaptar ao treinamento físico?
Alterações dos tipos de fibra muscular e idade
↑Resistência à fadiga
↑ Força muscular
Ações musculares
Diferentes tipos de contrações musculares
Vários tipos de ações musculares:
Ação isométrica(estático)
Ação isotônica (dinâmico)
Ação concêntrica
Ação excêntrica
Ações musculares
Velocidade da ação muscular e relaxamento
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Velocidade da ação muscular e relaxamento
Velocidade da contração depende do tipo de fibra muscular e do estímulo realizado.
Fibras rápidas contraem numa menor período de tempo do que as fibras lentas.
PORQUE?
Retículo sarcoplasmático das fibras rápidas liberam Ca++ em maior velocidade e a ATPase maior atividade (degradação mais rápida do ATP e liberação mais rápida de energia)
Regulação da força muscular
A força gerada por uma fibra muscular está relacionada ao número de pontes cruzadas da miosina que estão em contato com a actina.
A força exercida durante a contração muscular vai depender de três fatores principais:
Quantidade e os tipos de unidade motora recrutada
Comprimento inicial do músculo
Natureza da estimulação nervosa das unidades motoras
Regulação da força muscular
Quantidade e os tipos de unidade motora recrutada
Fibras rápidas exercem maior força específica do que as fibras lentas
Comprimento inicial do músculo
Não havendo sobreposição entre actina e miosina -> pontes cruzadas não se acoplam -> NÃO A TENSÃO
Músculo encurtado cerca de 60% do seu comprimento em repouso -> linhas Z muito próximas limitando a força
Natureza da estimulação nervosa das unidades motoras
Maior atividade da ATPase
ATP é degradado mais rapidamente
Liberação de Ca++ é mais rápida
Relação força – velocidade/potência - velocidade
Fibras rápidas produzem maior força muscular numa velocidade maior.
PORQUE?
Diferenças bioquímicas
Quanto maior a potência maior a velocidade. 
O platô da potencia é causado pela força 
muscular diminuída a medida que a 
potência aumenta.
Velocidade ideal que irá resultar numa
Maior produção de potência.
Relação força – velocidade/potência - velocidade
Fibras rápidas produzem maior potência
PORQUE?