Musculo-esqueletico

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Fisiologia do músculo esquelético
Prof. Aldo Rogelis A. Rodrigues
As fibras musculares são células
excitáveis como os neurônios. São
especializadas em converter energia
química (ATP) em energia mecânica.
Unidade motora:
Conjunto formado por um neurônio motor a e as fibras musculares por ele
inervadas. Um músculo é controlado por mais de um motoneurônio a, mas
cada fibra muscular é inervada por apenas um motoneurônio.
Motoneurônio a
Motoneurônio a
Jeff Lichtman
Organização celular do músculo esquelético
Sarcolema
Túbulos
transversos
Filamentos
Retículo 
sarcoplasmático
Miofibrila
Cada fibra muscular possui 
centenas de miofibrilas. Cada 
miofibrila, é composta pelos 
filamentos finos e grossos.
Fibra muscular: diâmetro médio de 50 mm (10-80 mm)
pode se extender por todo comprimento muscular (até 25 cm)
Vários núcleos periféricos/fibra.
Filamentos
Miofibrila
Disco Z Disco ZSarcômero
Unidade funcional do músculo e
contém os filamentos finos e grossos.Sarcômero
Sarcômero
Filamento fino
actina
Linha Z (define os
limites do sarcômero)Titinas
Banda I Banda A Zona H
Organização das proteínas dentro de um único sarcômero
Filamento grosso
miosina
Distribuição cria uma 
sucessão de bandas 
claras (I) e escuras (A).(anisotrópica)(isotrópica)
Pontes 
cruzadas
Sítios de ligação do ATP
Sítios de ligação à actina
Cadeias leves
Cadeias pesadas
Pontes cruzadasFilamento grosso
Filamento fino
miosinaactinatroponina
tropomiosina
Organização das proteínas nos filamentos
Filamento grosso: Miosina. 
Filamento fino: actina, troponina e tropomiosina.
O potencial de ação gerado no soma do 
motoneurônio, na raiz ventral da medula, se propaga 
até a junção neuromuscular para causar a 
estimulação do músculo.
Eventos numa sinapse química 
(junção neuromuscular)
+++++
- Os túbulos T conduzem o potencial de ação até o interior da célula e para 
próximo das cisternas do retículo sarcoplasmático.
Túbulos T 
1. Despolarização dos Túbulos T
2. Abertura de canais de Ca2+ do retículo sarcoplasmático
3. Difusão de Ca2+ e aumento da [Ca2+] no citoplasma
4. Contração muscular.
Acoplamento eletro-mecânico na fibra muscular
Como o Ca2+ é liberado do retículo sarcoplasmático?
Receptor rianodina
Receptor 
diidropiridina
Interação 
actina-miosina
Potencial 
de ação
Túbulos T
Ca2+-ATPase
Despolarização liberação de Ca2+ do retículo sarcoplasmático aumento 
do Ca2+ intracelular contração diminuição do Ca2+  relaxamento
Como o Ca2+ é liberado do retículo sarcoplasmático?
T
I
Qual a função do Ca2+ ?
O Ca2+ se liga à TROPONINA C removendo a TROPOMIOSINA e TROPONINA I 
que obstruem o sítio de ligação das pontes cruzadas da miosina à actina. 
C
Filamento fino
Filamento grosso
Linha Z Linha Z
Movimento 
das pontes 
cruzadas
Pontes-cruzadas dos filamentos grossos se ligam à actina nos filamentos
finos e em seguida mudam de conformação, tracionando o filamento fino
em direção ao centro do sarcômero.
Mecanismo de deslizamento dos filamentos
Relaxado
Contraído
Banda A 
inalterada
Banda I 
reduzida
Banda H 
reduzida
Banda I Banda H
Banda
A
Encurtamento do sarcômero sem diminuição do 
comprimento dos filamentos finos e grossos
O comprimento das 
bandas I e H 
depende do nível de 
sobreposição dos 
filamentos finos e 
grossos.
A)
B)
C)
D)
E)
Força
A contração ocorre devido ao ligamento e desligamento cíclico das pontes 
cruzadas ao filamento fino. Este processo necessita de Ca2+ e ATP.
Se a [ATP] é depletada e o ATP não 
pode mais se ligar: rigor mortis (D)
Tempo após o potencial de ação para o aumento da 
[Ca2+]INTRA e geração de força
O aumento da frequência de estimulação elétrica do 
músculo resulta no aumento da força de contração
No tétano incompleto ocorre iniciação de um outro transiente de Ca2+ antes do
músculo relaxar completamente causando somação da força gerada em cada
disparo. Modulação da força de contração por somação temporal.
Força do abalo
Potencial 
de ação Tempo
Ca2+ citoplasmático
Tétano 
incompleto
Força no 
tétano
1 seg
Potenciais 
de ação
5 Hz
20 Hz
80 Hz
100 Hz
A tensão ativa no músculo varia em função da 
frequência de descarga do neurônio motor
Modulação da força de contração por 
somação espacial (recrutamento)
- Quando um motoneurônio é ativado, ele estimula todas as fibras musculares
que inerva;
- É possível recrutar mais fibras (e gerar mais força), recrutando outros
motoneurônios que também inervam o músculo em ação.
Tipos de músculo esquelético
Duração da contração isométrica de diferentes tipos de músculos
A duração da contração é adaptada à função que o músculo desempenha
Duração da 
despolarização
Músculo ocular
Gastrocnêmio
Sóleo
O músculo esquelético não contém um grupo homogêneo de 
fibras com propriedades mecânicas e metabólicas idênticas
Fibras glicólíticas rápidas (IIb)
(grande diâmetro)
Fibras oxidativas lentas (tipo I)
(pequeno diâmetro)
Capilares sanguíneos
Marcação para mitocôndriasMarcação para capilares
Fibras musculares rápidas e lentas
O músculo que reage rapidamente é composto principalmente de fibras rápidas.
Fibras lentas são encontradas nos músculos que respondem lentamente, mas
durante longo tempo.
Fibras glicolíticas rápidas (IIb; brancas):
• moléculas de miosina com rápida atividade ATPásica (velocidade máxima do ciclo das 
pontes cruzadas)
• abundante ramificação do retículo para assegurar uma rápida liberação de Ca2+
• maior atividade da Ca2+-ATPase do retículo (relaxamento mais rápido)
• alta capacidade glicolítica: grande número de enzimas glicolíticas para rápida 
produção de energia.
• grande reserva de glicogênio
• menor aporte sanguíneo porque o metabolismo oxidativo é de menor importância 
• poucas mitocôndrias
• fibras grandes para gerar grande força de contração
• sem mioglobinas (brancas)
• alta fatigabilidade
Fibras oxidativas-lentas (tipo I)
• metabolismo oxidativo: produção de ATP dependente de O2
Fibras oxidativas lentas: miosina com menor atividade ATPásica
• metabolismo dependente de um maior aporte sanguíneo: para suprir a demanda 
por O2 e pelos substratos energéticos transportados pelo fluxo sanguíneo
• alto número de mitocôndrias 
• fibras contendo grande quantidade de mioglobina (armazena O2; cor avermelhada). 
• Fibras adaptadas à atividade muscular aeróbica de longa duração.
Fibras oxidativasCapilares sanguíneos
Marcação para mitocôndriasMarcação para capilares
Fibras musculares lentas e rápidas
Classificações 
Eficiência energética Alta Baixa Baixa
Velocidade de desenvolvimento de fadiga
A maioria dos músculos é composta por três tipos 
de unidades motoras
Remodelagem do músculo para se ajustar à função
Os músculos do corpo estão continuamente sendo remodelados para se
ajustarem à função. O diâmetro do músculo pode alterar, o comprimento, sua força
e o aporte vascular.
Hipertrofia: ganho de massa muscular. Aumento do número de filamentos de
actina e miosina em cada fibra muscular. Ocorre em resposta à contração do
músculo à maxima ou próxima à máxima força de contração.
Atrofia por desuso: perda de massa muscular. Quando o músculo não é utilizado
durante longos períodos, a taxa de degradação das proteínas contráteis é mais
rápida que a taxa de substituição.
Hiperplasia: Em casos raros, quando o músculo está sendo submetido à geração
de força extrema, o número de fibras musculares podeser
aumentado…diferenciação a partir de células satélites.
Bibliografia
 Skeletal muscle physiology. In: Physiology, 5a edição. Berne RM, Levy
MN, Koeppen BM & Stanton BA. Capítulo:12, pag. 223-245, Mosby, USA,
2004.
 Músculo esquelético. In: Fundamentos de Fisiologia. 4a edição. Levy
MN, Koeppen BM & Stanton BA. Capítulo 12, pag. 165-177, Mosby,
Brasil, 2006.