Biofísica - Contração Muscular Esquelética

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Contração muscular esquelética 
• Sarcômero: unidade funcional da contração muscular. Compreende 
o espaço entre duas bandas Z(proteínas filamentosas). 
• Ancoradas aos discos Z estão os filamentos de actina, que são 
constituídos por moléculas de actina (tipo F dupla hélice formada por 
polímeros de actina A), moléculas de troponina e tropomiosina. 
• Interdigitalmente estão os filamentos de miosina, formados por duas 
cadeias polipetídicas pesadas e quatro leves. As cadeias leves se 
enrolam em espiral, formando a cauda; e numa das extremidades, 
tornam-se globulares formando a cabeça da miosina (dupla), 
conjuntamente com as cadeias pesadas. Esta extremidade é chamada 
de pontes cruzadas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
• Tropomiosina: ficam ligadas aos filamentos de actina F através da 
troponina. 
 
 
• Troponina: presa a uma das extremidades das moléculas de 
Tropomiosina, consitituída de 3 frações proteicas: 
• I – liga-se a actina; 
• T – liga-se a tropomiosina; 
• C – liga-se ao cálcio. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
T 
I C 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Sítios ligantes para 
pontes cruzadas 
• O processo de contração muscular se dá pelo deslizamento dos 
filamentos de actina e miosina (parcialmente interdigitados) presentes 
nas miofibrilas. 
• Faixas I: corresponde a região onde estão presentes os feixes de 
actina (isotropismo à luz polarizada > luz passa com mesma 
velocidade independente da direção). 
• Faixas A: corresponde a região onde estão os filamentos de miosina 
e interposição actina-miosina (anisotropismo em relação á luz 
polarizada). 
 
 
 
 
 
 
• Sarcoplasma: As miofibrilas ficam imersas em uma matriz denominada 
sarcoplasma, formada por constituintes intracelulares normais. 
• Retículo Sarcoplasmático: retículo endoplasmático da fibra muscular. 
Possui organização especial adequada às exigências da contração 
muscular de cada tipo de músculo. 
 
INÍCIO DA CONTRAÇÃO MUSCULAR 
Um potencial de repouso proveniente das fibras nervosas chega a um 
nervo motor até as suas terminações; 
Na terminação, o potencial de ação estimula a secreção de acetilcolina, 
um neurotransmissor; 
 
 
 
 
 
 
 
 
A acetilcolina liberada atua sobre a área da fibra muscular adjacente, 
abrindo os canais acetilcolina-dependentes presentes no sarcolema, que 
promovem o influxo de íons sódio neste ponto, dando início a um potencial 
de ação muscular. 
O potencial de ação muscular ocorre essencialmente como o neural. 
Este potencial vai despolarizar todo o sarcolema da fibra, atingindo uma 
certa profundidade capaz de estimular a liberação de íons cálcio, presentes 
dentro do retículo sarcoplasmático. 
O cálcio provoca uma força atrativa entre os filamentos de actina e 
miosina, promovendo um deslizamento entre eles, resultando em 
movimento contrátil. 
 
 
 
 
 
 
Imediatamente, o cálcio é bombeado de volta ao retículo sarcoplasmático, ficando 
armazenados até que um novo potencial de ação estimule sua saída. A remoção do 
cálcio promove o fim da contração. 
experimentos realizados com íons magnésio e ATP, onde estavam ausentes o 
complexo troponina-tropomiosina, demonstraram que havia ligação pontes cruzadas-
filamento de actina. Com a presença do complexo, não existe a contração. Íons cálcio 
promovem a inibição deste complexo, permitindo a contração muscular. Este 
mecanismo ainda não está perfeitamente elucidado. Acredita-se que a presença do 
cálcio promova uma mudança conformacional na troponina, exibindo sítios ativos de 
ligação da actina, possibilitando a contração. Acredita-se que a própria ligação 
promova mudanças moleculares na cabeça e cauda da miosina, promovendo seu 
tracionamento com actina. Cada ponte cruzada se moviemtna de forma sincrônica, 
entretanto independente, ou seja, quanto maior o numero de pontes contraídas, 
maior a contração. 
 
 
 
 
 
 
Efeito Fenn: corresponde ao uso do ATP no processo de contração 
muscular. A cabeça da miosina fixa ATP e possui atividade ATPásica, gerando 
ADP + Pi que ficam fixos na região. Neste momento a cabeça da miosina 
fica perpendicular aos filamentos de actina, mas sem se ligar. Logo que o 
cálcio se fixa na troponina, exibindo os sítios ativos da actina, as cabeças se 
ligam. Esta ligação promove mudança conformacional na cabeça, fazendo 
com que ela se curve em direção ao braço da ponte cruzada. Essa energia de 
tensão provém da clivagem do ATP e fica armazenada na cabeça. A ligação 
promove a “soltura” do ADP+Pi e, automaticamente, uma molécula de ATP 
se liga, promovendo o desligamento das pontes cruzadas aos filamentos de 
actina. 
Fontes de conversão para ATP: Fosfocreatinina, glicogênio (ac pirúvico>ac 
lático). Metabolismo oxidativo: geração de ATP (95%). 
 
 
 
 
 
Tipos de contração 
Isométrica: o músculo não se incurta durante a contração. 
Isotônica: o musculo de encurta. 
 
Características das fibras musculares de acordo com a contração: 
1. Rápidas: fibras grandes, extenso retículo sarcoplasmático (rápida liberação de 
Cálcio), grande quantidade de enzimas glicolíticas, baixo suprimento 
sanguíneo e mitocôndrias (metabolismo oxidativo menos importante). 
2. Lentas: fibras menores, inervadas por fibras nervosas mais delgadas, extensa 
rede de capilares, grande quantidade de mitocôndrias e mioglobina 
(transporta o oxigênio para as mitocôndrias) (dá cor avermelhada aos 
músculos) 
 
 
 
Unidade motora: feixe de fibras inervada pelo mesmo axônio. 
 
Somação: somatório do conjunto de abalos (contrações isoladas) 
para aumentar a contração muscular. Pode ocorrer: 
1. Aumento do numero de unidades motoras que se contraem ao 
mesmo tempo (somação por fibras múltiplas) 
2. Aumento da frequência de contração (somação por frequência) 
 
 
 
Somação por fibras múltiplas: Um sinal fraco para contração 
muscular enviado pelo SNC, as unidades motoras associadas às menores 
fibras, e pelos menores números de fibras são estimuladas primeiro, em 
detrimento das maiores. Conforme o aumento do sinal, aumenta a 
excitação de unidades motoras maiores. A isto se dá o nome de 
princípio do tamanho, importante para a indexação à necessidade de 
contração. Isto ocorre porque os moteneurônios que inervam as 
pequenas unidades motoras são mais excitáveis do que os maiores. 
 
 
Somação por frequência e tetanização: Inicialmente, estímulos 
isolados ocorrem um após o outro, com baixa frequência. Com o 
aumento da freqüência, um estímulo passa a atuar conjuntamente com os 
anteriores, somando-se. Atingindo um nível crítico, as contrações 
fundem-se, ficando regular e contínua, denominado-se a este fenômeno 
tetanização. 
Efeito Treppe (ou de escada): se dá quando um músculo, após longo 
período de repouso, recebe um estímulo, e sua força inicial de contração 
é inferior da força que terá após 10-50 estímulos. Acredita-se que isso se 
dá pelo acúmulo de íons cálcio no citosol pela liberação excessiva do 
retículo a cada potencial de ação, e falha na recaptura destes íons. 
 
 
Tônus muscular: Resistência observada durante a palpação, 
mesmo em repouso. Resultam da baixa frequência de estímulos 
oriundos da medula. 
 
 Fadiga muscular: contrações fortes e prolongadas geram este 
estado. Associado à incapacidade da fibra muscular em manter a mesma 
produção de trabalho. A transmissão de sinal neural na junção 
neuromuscular diminuiapós atividade muscular prolongada. 
 
 
Hipertrofia e Atrofia muscular: 
1. Hipertrofia: aumento da massa muscular. Representa o aumento de 
filamentos de actina e miosina (hipertrofia fibrilar). Representa a 
resposta face à contração máxima ou quase máxima. Conjuntamente 
a este processo, aumenta o número de sistemas enzimáticos 
produtores de energia. Quando os músculos são estirados acima do 
normal, são acrescentados novos sarcômeros às extremidades da 
fibra. Na Hiperplasia da fibra muscular (rara), o que aumentam são as 
fibras. 
2. Atrofia: diminuição da massa. Redução de miofibrilas como 
consequencia da degradação de proteínas contráteis. A denervação 
acidental também causa atrofia.