Contração muscular do músculo esquelético e liso.

Prévia do material em texto

Contração muscular 
Objetivos da aula 
1)Lembrar os pontos chaves da transmissão neuromusculares que foram na aula anterior;
2)Diferenciar funcionalmente os três tipos de músculos do corpo;
3)Conhecer a estrutura geral da fibra muscular esquelética, bem como da menor unidade funcional, o sarcômero;
4)Descrever o processo de contração do musculo esquelético; 
5)Entender como ocorre o relaxamento da fibra muscular e o papel da enzima Ca +2 ATPase nesse processo;
 
Respostas
1)musculo esquelético- voluntários- acetilcolina faz a contração. O receptor nesse caso é colinérgico e se chama nicotínico (nicotina pode se ligar a esse receptor e agir como se fosse acetilcolina)
Musculo cardíaco- involuntário (coração) – acetilcolina diminui frequência cardíaca, diminui a contração. Nesse caso o receptor é colinérgico e se chama muscarina (nicotina não pode se ligar)
OBS: curari bloqueia exclusivamente receptor colinérgico do tipo nicotínico. É possível anestesiar e parar o movimento do corpo sem alterar o coração 
OBS: quando a pessoa fuma a nicotina também atua no cérebro uma vez que este possui receptores nicotínicos nas áreas de prazer.
2)músculo estriado esquelético:
localizado na superfície do corpo preso as articulações;
Pode ser voluntario ou involuntário
 EX: contração involuntário quando frio (calafrio), reflexo, controle caixa torácica 
Garantir que podemos interagir com o meio externo 
Possui estrias porque possui sarcômeros 
OBS: anabolizantes fazem músculos esqueléticos crescerem 
Formado por uma variedade de tecidos, incluindo conectivos: a fáscia que reveste a superfície do musculo, o epimisio que está dentro da fáscia, o perimísio separa as células musculares em fascículos e o endomísio envolve cada fibra muscular 
Organização da fibra muscular esquelética:
- cada músculo do corpo é composto por mistura das chamadas fibras musculares rápidas e lentas, além das fibras com diferentes gradações entre estes dois extremos
OBS: FIBRAS BRANCAS X FIBRAS VERMELHAS
Brancas (fibras rápidas) : 
(1) Fibras grandes para grande força de contração. 
(2) Retículo sarcoplasmático muito extenso, para a rápida liberação dos íons cálcio para desencadear a contração. 
(3) Grande quantidade de enzima glicolíticas, para a rápida liberação de energia pelo processo glicolítico. 
(4) Suprimento de sangue menos extensas devido ao metabolismo oxidativo ter importância secundária.
(5) Menor número de mitocôndrias também porque o metabolismo oxidativo é secundário.
Vermelhas (fibras lentas):
(1) Fibras menores.
(2) Também inervados por fibras nervosas pequenas.
 (3) Sistema dos vasos sanguíneos e dos capilares mais extensos, para suprir quantidades extras de oxigênio.
 (4) Número de mitocôndrias muito elevado também para dar suporte aos altos níveis de metabolismo oxidativo. 
(5) As fibras contêm grande quantidade de mioglobina, proteína que contém
ferro, semelhante à hemoglobina nas hemácias. A mioglobina se combina com o oxigênio e o armazena até que ele seja necessário; isso faz também com que o transporte de oxigênio para as mitocôndrias seja acelerado. A mioglobina dá ao músculo lento sua aparência avermelhada e o nome de músculo vermelho.
 -Contração sempre longitudinal devido ao sarcômero 
-Membrana celular: sarcolema 
- Líquido: sarcoplasma 
-Mergulhados no sarcoplasma existem as miofibrilas, que tem em sua composição filamentos de miosina e actina. Dentro dessas pequenas fibras esta o sarcômero. 
-Sarcômero:
 fisiologia: menor unidade funcional do musculo, ou seja, é quem contrai e trabalha;
Histologia: tudo que está entre duas linhas que no microscópio pode ser visualizado chama de linhas Z;
Bioquímica: é uma reunião de proteínas que pode ser agrupada em três tipos:
Contrateis: actina e miosina 
Reguladoras: hora que a contração vai acontecer – troponina e tropomiosina- 
Estruturais: mantem a estrutura do sarcômero- distrofina, titina, nebulina 
OBS: quando a pessoa perde distrofina, a pessoa possui distrofia muscular porque as fibras musculares são destruídas. Doença genética.
Falando de cada proteína:
-Tinina: manutenção do posicionamento lado a lado dos filamentos de actina e miosina; A flexibilidade das moléculas de titina atua como arcabouço que mantém os filamentos de miosina e actina em seus lugares, de modo que a maquinaria contrátil possa entrar em ação. Uma extremidade da molécula de titina é elástica, estando fixada ao disco Z, atuando como mola e variando seu comprimento conforme o sarcômero contrai e relaxa. A outra parte da
molécula de titina a ancora nos filamentos grossos de miosina.
- Tropomiosina: Os filamentos de actina contêm também outra proteína, a tropomiosina. Essas moléculas estão espiraladas nos sulcos da dupla hélice da actina F. Durante o período de repouso, as moléculas de tropomiosina recobrem os locais ativos de filamento de actina, de forma a impedir que ocorra atração entre os filamentos de actina e de miosina para produzir contração.
-Troponina: Ligado intermitentemente aos lados das moléculas de tropomiosina. Ela é na realidade complexo de três subunidades proteicas frouxamente ligadas: (troponina I) tem forte afinidade com a actina, outra (troponina T) com a tropomiosina e a terceira (troponina C) com os íons cálcio. Admite-se que esse complexo seja responsável pela ligação da tropomiosina com a actina. Acredita-se que a forte afinidade da troponina pelos íons cálcio seja o evento que desencadeia o processo da contração,
-Para que tenha contração filamento grosso necessita tocar filamento fino. Filamento fino vai deslizar sobre filamento grosso 
 Filamento fino: formado por reunião de 2 actinas F, troponina e tropomiosina - actina G ou globular e actina F é um conjunto de várias actinas G-
 
Bloqueamento de sítio é feito pela tropomiosina, mantida pela troponina.
Troponina tem 3 tipos: I (se liga a actina), T (se liga a tropomiosina) e C (se liga ao cálcio)
	Filamento grosso: formado só por miosina que podem ter 2 tipos: de cadeia leve (fina no final do bastão) e cadeia pesada(cumprida). 
Cabeça globular de miosina: é uma ATPase (essa propriedade permite que a cabeça clive o ATP e utilize a energia derivada das ligações de alta energia do fosfato do ATP para energizar o processo de contração) formada pela junção da miosina leve e miosina pesada.
Rético sarcoplasmático: onde o cálcio é armazenado
 
ETAPAS DA CONTRAÇAO:
1)Os potenciais de ação cursam pelo nervo motor até suas terminações nas fibras musculares.
Em cada terminação, o nervo secreta pequena quantidade da substância neurotransmissora acetilcolina
A acetilcolina age em área local da membrana da fibra muscular para abrir múltiplos canais de cátion, “regulados pela acetilcolina”, por meio de moléculas de proteína que flutuam na membrana.
A abertura dos canais regulados pela acetilcolina permite a difusão de grande quantidade de íons sódio para o lado interno da membrana das fibras musculares. Isso causa despolarização local que, por sua vez, produz a abertura de canais de sódio, dependentes da voltagem. Isso desencadeia o potencial de ação na membrana.
5) O potencial de ação se propaga por toda a membrana da fibra muscular do mesmo modo como o potencial de ação cursa pela membrana das fibras nervosas. 
6) O potencial de ação despolariza a membrana muscular, e grande parte da eletricidade do potencial de ação flui pelo centro da fibra muscular. Aí, ela faz com que o retículo sarcoplasmático libere grande quantidade de íons cálcio armazenados nesse retículo.
7) Quando o complexo troponina-tropomiosina se liga aos íons cálcio, os locais ativos no filamento de actina são descobertos, e as cabeças de miosina então se ligam a eles
8) A ligação entre a ponte cruzada da cabeça e o local ativo no filamento de actina causa alteração conformacional da cabeça, fazendo com que se incline em direção ao braço da ponte cruzada. Essa alteração gera um movimento de força para puxar o filamento de actina. A energia que ativa o movimentode força é a energia já armazenada, como uma mola “engatilhada”, pela alteração conformacional que ocorreu na cabeça quando as moléculas de ATP foram clivadas
9) Uma vez em que a cabeça da ponte cruzada esteja inclinada, isso permite a liberação do ADP e do íon fosfato que estavam ligados à cabeça. No local onde foi liberado o ADP, nova molécula de ATP se liga. A ligação desse novo ATP causa o desligamento da cabeça pela actina.
10) Após a cabeça ter sido desligada da actina, a nova molécula de ATP é clivada para que seja iniciado novo ciclo, levando a novo movimento de força. Ou seja, a energia volta a “engatilhar” a cabeça em sua posição perpendicular, pronta para começar o novo ciclo do movimento de força.
11) o processo ocorre sucessivamente até que os filamentos de actina puxem a membrana Z contra as extremidades dos filamentos de miosina, ou até que
a carga sobre os músculos fique demasiadamente forte para que ocorra mais tração
12). Após fração de segundo, os íons cálcio são bombeados de volta para o retículo sarcoplasmático pela bomba de Ca++ da membrana, onde permanecem armazenados até que novo potencial de ação muscular se inicie; essa remoção dos íons cálcio das miofibrilas faz com que a contração muscular cesse.
ORDEM AFINIDADE DA CABEÇA:
 ATP> ACTINA> ADP
Basicamente: a cabeça globular de miosina começa ligada com um ADP+ P1, quando o cálcio se liga a troponina retirando-a do sitio de ligação, a cabeça levanta e se liga a actina por força de afinidade ( não usando energia), após o movimento da cadeia de actina, essa cabeça vai se desconectar e ligar ao ATP, abaixando,e, iniciando um novo ciclo.
FONTES DE ENERGIA PARA CONTRAÇÃO MUSCULAR:
- a contração muscular depende da energia fornecida pelo ATP. 
1) A primeira fonte de energia que é utilizada para reconstituir o ATP é a substância fosfocreatina, ela é clivada instantaneamente e sua energia liberada causa a ligação de novo íon fosfato ao ADP, para reconstituir o ATP.
2) a segunda fonte de energia que é utilizada para reconstituir o ATP e a fosfocreatina, é a “glicólise” do glicogênio previamente armazenado nas células musculares. O rápido desdobramento enzimático do glicogênio a ácidos pirúvico e lático libera energia que é utilizada para converter o ADP em ATP;
OBS: A importância desse mecanismo de glicólise é dupla. Primeiro, as reações glicolíticas podem ocorrer mesmo na ausência de oxigênio, de forma que a contração muscula pode ser mantida por muitos segundos e muitas vezes por mais do que 1 minuto, mesmo quando o oxigênio liberado pelo sangue não estiver disponível. Segundo a velocidade de formação do ATP pelo processo glicolítico
é cerca de 2,5 vezes mais rápida do que a formação do ATP, em resposta à reação dos nutrientes celulares com o oxigênio.
3) A terceira e última fonte de energia é o metabolismo oxidativo. Isso significa combinar o oxigênio com os produtos da glicólise e com vários outros nutrientes celulares, para liberar ATP
Musculo liso:
parede dos órgãos e vasos- controle peristaltismo- 
comandado pelo sistema nervoso autônomo (exclusivamente involuntário)
garante sobrevivência 
não possui sarcômeros uma vez que não é necessário contração longitudinal, mas em todas as direções 
Musculo estriado cardíaco: 
exclusivamente no coração
possui sarcômeros 
 músculo liso 
Objetivos da aula 
descrever características estruturais do musculo liso e das células musculares lisas
conceituar cavéolas e relacionar as mesmas ao reticulo sarcoplasmático e ao fluxo de cálcio nas fibras musculares lisas
conceitue musculo liso
descrever o processo que leva a ativação do processo contrátil, relacionando a ativação da cinase da cadeia 
respostas
- As células musculares lisas são o principal componente de parede de órgãos como o trato digestório, as veias aéreas e o trato urogenital;
- A contração do musculo liso altera as dimensões dos órgãos, o que resulta na propulsão do conteúdo deste (trato digestório) ou no aumento da resistência ao fluxo(vasoconstrição) 
- Contrai-se em resposta a sinais hormonais e elétricos e é capaz de permanecer contraído por períodos extensos e em baixos níveis de consumo de energia 
Diferença células e contração muscular esqueléticas e lisas
 -Lisa não possui túbulo T, possui várias depressões na membrana.
-Organização física, diferenças no acoplamento excitação contração, controle do processo contrátil pelos íons cálcio, duração da contração e quantidade de energia necessária para a contração;
- Liso não possui sarcômero, possui corpos densos;
-Baixa Frequência de Ciclos das Pontes Cruzadas de Miosina: A frequência dos ciclos das pontes cruzadas de miosina no músculo liso — isto é, sua ligação com a actina, seguida por desligamento e religamento para o novo ciclo — é muito, muito mais baixa no músculo liso que no músculo esquelético, porém a força de contração no liso é maior. Possível razão para a baixa frequência dos ciclos é que as cabeças das pontes cruzadas apresentam menos atividade de ATPase. 
-Baixa Energia Necessária para Manter a Contração do Músculo Liso.
-Lentidão do Início da Contração e do Relaxamento do Tecido Muscular Liso Total: O lento início da contração do músculo liso, bem como sua contração prolongada, é causado pela lentidão da conexão e da desconexão das pontes cruzadas com os filamentos de actina
-Musculo liso não contem troponina, mas sim calmodulina 
Tipos de musculo liso 
Musculo liso multiunitário: composto por fibras musculares separadas e discretas, que cada fibra se contrai independentemente das outras, e o controle é exercido principalmente por sinais nervosos.
EX: músculo ciliar do olho, o músculo da íris do olho e os músculos piloeretores que causam a ereção dos pelos quando estimulados pelo sistema nervoso simpático
Músculo liso unitário: significa massa de centenas a milhares de fibras musculares lisas que se contraem ao mesmo tempo, como uma só unidade. As fibras estão em geral dispostas em folhetos ou feixes, acopladas eletricamente, e suas membranas celulares são aderidas entre si, em múltiplos pontos, de forma que a força gerada em uma fibra muscular pode ser transmitida à seguinte. Além disso, as membranas celulares são ligadas por muitas junções comunicantes, pelas quais os íons podem fluir livremente de uma célula para a seguinte, de forma que os potenciais de ação ou o simples fluxo de íons, sem potenciais de ação, podem passar de uma fibra para a seguinte e fazer com que se contraiam em conjunto.
Mecanismo contrátil do musculo liso 
Base química para a contração do musculo liso 
- O músculo liso contém filamentos de actina e de miosina, com características químicas semelhantes às dos filamentos de actina e miosina do músculo esquelético, mas não contém o complexo de troponina normal que é necessário para o controle da contração do músculo esquelético; o mecanismo de controle da contração é diferente nos dois tipos de músculos.
- Em ambos os tipos de músculos, o processo contrátil é ativado por íons cálcio, e o trifosfato de adenosina (ATP) é degradado a difosfato de adenosina (ADP) para fornecer energia para a contração.
base física para a contração do musculo liso 
-O músculo liso não tem a mesma disposição estriada dos filamentos de actina e miosina encontrados no músculo esquelético. Em vez disso mostra grande número de filamentos de actina ligados aos chamados corpos densos (desempenham o mesmo papel que os discos Z no músculo esquelético.) e, entre os filamentos de actina na fibra muscular estão os filamentos de miosina.
- maioria dos filamentos de miosina apresenta as chamadas pontes cruzadas “com
polarização lateral”, disposta de forma que as pontes de um lado se curvam em uma direção e as do outro lado dobram na direção oposta. Isso permite que a miosina puxe os filamentos de actina em uma direção de um lado, enquanto simultaneamente puxa na direção oposta outros filamentos de actina, no outro lado. O valor dessa disposição éque ela permite que as células do músculo liso se contraiam por até 80% de seu comprimento, ao contrário do músculo esquelético, nos quais as fibras estão limitadas à contração de menos de 30%.
ETAPAS DA CONTRAÇAO 
1. Os íons cálcio se ligam à calmodulina.
2. O complexo calmodulina-cálcio em seguida se une à miosina e ativa a miosina-quinase, enzima fosfolativa.
3. Uma das cadeias leves de cada cabeça de miosina, chamada cadeia reguladora, é fosforilada em resposta a essa miosina-quinase. Quando essa cadeia não está fosforilada o ciclo de conexão-desconexão da cabeça da miosina com o filamento de actina não ocorre. Porém, quando a cadeia reguladora é fosforilada, a cabeça adquire a capacidade de se ligar repetidamente com o filamento de actina e de desenvolver os ciclos de “trações” intermitentes, o mesmo que ocorre no músculo esquelético, e dessa forma provoca a contração muscular;
4. Quando a concentração de íons cálcio cai abaixo de seu nível crítico, o processo é revertido, exceto pela fosforilação da cabeça da miosina.
5. A desfosforilação é catalisada por outra enzima, a fosfatase da miosina
OBS: O músculo liso não possui sarcômero, possui um reticulo subdesenvolvido que tem o mesmo papel. A diminuição de cálcio ocorre pela diferença de massa e, por conseguinte, a atuação da CaATPase para colocar o cálcio dentro do reticulo e influência no relaxamento do musculo. 
OBS: a principal fonte de cálcio no músculo esquelético é o sarcômero e o do musculo liso é extracelular 
BASICAMENTE
A contração do músculo liso se inicia com a ativação da célula, que permite o influxo de cálcio a partir do retículo sarcoplasmático e das cavéolas ( invaginações com glicocálix de carga negativa, que atraem os cátions de cálcio, promovendo uma “reserva" externa desse íon ) e a ligação do cálcio à calmodulina ( visto que o músculo liso não possui troponina ); depois disso, a miosina se une ao complexo cálcio-calmodulina, ativando a proteína miosinaquinase, responsável por realizar a fosforilação do filamento leve de miosina ( parte não globular; cadeia regulatória ) a partir do fosfato advindo da Lise do ATP, o que ativa as pontes cruzadas. Com isso, a miosina consegue interagir com o filamento de actina através da lise ATP , promovendo a contração da fibra até se ponto de comprimento mínimo. Quando a concentração de íons cálcio cai abaixo do normal - devido a atuação das bombas de cálcio - cálcio ATPASE - presentes no retículo sarcoplasmático ( SERCA ) e na membrana da célula ( PMCA ), o processo de fosforilação é revertido e a desfosforilação do filamento de miosina é realizada por uma enzima chamada fosfatase miosínica, localizada nos líquidos da célula muscular lisa, promovendo o relaxamento da fibra.
MECANISMO DE TRAVA 
Quando as enzimas miosina-quinase e miosinofosfatase das cabeças da miosina estão ambas muito ativadas, a frequência dos ciclos das cabeças de miosina e a velocidade de contração ficam aumentadas (grau máximo de contração). Em seguida, com a redução da ativação dessas enzimas, a frequência dos ciclos diminui; porém ao mesmo tempo sua desativação permite que as cabeças de miosina se mantenham ligadas ao filamento de actina por fração cada vez mais longa da proporção do ciclo. 
A importância do mecanismo de trava é que ele pode manter a contração tônica prolongada no músculo liso por horas com o uso de pouca energia.
Os níveis de cálcio são o que determinam o relaxamento, se estiver alto, continua contração, se abaixar, relaxamento 
Controle hormonal e nervoso da contração 
Embora as fibras musculares esqueléticas sejam estimuladas exclusivamente pelo sistema nervoso, o músculo liso pode ser estimulado a contrair-se por múltiplos tipos de sinais: pelos sinais nervosos, por estímulo hormonal, por estiramento do músculo.
-A razão principal para essa diferença é que a membrana do músculo liso contém muitos tipos de receptores proteicos que podem iniciar o processo contrátil. Outros receptores proteicos inibem a contração do músculo liso, o que é outra diferença em relação ao músculo esquelético.
 JUNÇÕES NEUROMUSCULARES 
As junções neuromusculares dos tipos altamente estruturados das fibras do músculo esquelético não ocorrem no músculo liso. Ao contrário, as fibras nervosas autônomas que inervam o músculo liso geralmente se ramificam difusamente na extremidade superior do folheto de fibras musculares. Na maioria dos casos, essas fibras não fazem contato direto com a membrana celular das fibras musculares lisas, mas formam as chamadas junções
difusas que secretam a substância transmissora na matriz que recobre o músculo liso
 As substâncias transmissoras mais importantes secretadas pelos nervos autônomos que inervam o músculo liso são a acetilcolina e a norepinefrina. Tanto a acetilcolina quanto a norepinefrina
excitam ou inibem o músculo liso inicialmente ligando-se a receptores proteicos na superfície da membrana da célula muscular. Alguns dos receptores proteicos são receptores excitatórios, enquanto outros são receptores inibitórios. Assim, o tipo de receptor determina se o músculo liso será inibido ou excitado e também determina qual dos dois transmissores, acetilcolina ou norepinefrina, causa excitação ou inibição.
EFEITO DE FATORES TECIDUAIS QUE CAUSAM CONTRAÇÃO 
Sem potencial de ação 
Os dois tipos de fatores estimuladores não nervosos e não associados a potencial de ação que estão frequentemente envolvidos são (1) fatores químicos teciduais locais e (2) vários hormônios
 1. o controle da contração das arteríolas, meta-arteríolas e dos esfíncteres pré-capilares. Os menores desses vasos têm pouca ou nenhuma inervação. Ainda assim, o músculo liso é muito contrátil
-A falta de oxigênio nos tecidos locais causa relaxamento do músculo liso e, portanto, vasodilatação.
- O excesso de dióxido de carbono causa vasodilatação.
- O aumento na concentração de íons hidrogênio provoca vasodilatação.
Adenosina, ácido lático, aumento na concentração de íons potássio, diminuição na concentração dos íons cálcio e aumento da temperatura corporal podem causar vasodilatação local
2. Um hormônio causa contração de um músculo liso quando a membrana da célula muscular contém receptores excitatórios controlados por hormônio. Ao contrário, o hormônio provoca inibição se a membrana contiver receptores inibitórios para o hormônio
Fonte de íons cálcio 
retículo sarcoplasmático é pouco desenvolvido na maioria dos músculos lisos. Ao contrário,
a maioria dos íons cálcio que provocam a contração entra na célula muscular a partir do líquido extracelular. A concentração de íons cálcio no líquido extracelular é maior comparação com o interior da célula, isso causa rápida difusão dos íons do líquido extracelular para
a célula quando os canais de cálcio se abrem ( o tempo dessa entrada dos ions cálcio se chama período de latência).
Pequenas invaginações da membrana celular, chamadas cavéolas, fazem contato com as superfícies desses túbulos. As cavéolas sugerem um análogo rudimentar do sistema de túbulos transversos do músculo esquelético. Quando um potencial de ação é transmitido para as cavéolas, acredita-se que ele provoque a liberação de íons cálcio dos túbulos sarcoplasmáticos com que fazem contato, da mesma maneira que os potenciais de ação nos túbulos transversos no músculo esquelético provocam a liberação dos íons cálcio dos túbulos sarcoplasmáticos longitudinais no músculo esquelético.