fisiologia sistema muscular

www.bioaula.com.br

Fisiologia do Sistema Muscular

Direitos autorais reservados. Proibida a venda ou distribuição sem autorização.

www.bioaula.com.br

MÚSCULO LISO

MÚSCULO ESTRIADO CARDÍACOMÚSCULO ESTRIADO ESQUELÉTICO

Tipos de Músculos

www.bioaula.com.br

Tipos de Músculos

Liso Sem estriações Involuntário

Cardíaco Estriado Involuntário

Esquelético Estriado Voluntário

Esquelético Liso Cardíaco

www.bioaula.com.br

MÚSCULO LISO

Estrutura do Músculo como um Todo

• Fáscia = tecido conjuntivo resistente que reveste o músculo.

• Epimísio = fáscia.

• Perimísio = envolve fascículos (conjunto de fibras musculares).

• Endomísio = envolve fibras musculares individuais.

• Os músculos fixam-se aos ossos por meio de tendões e aponeuroses.

www.bioaula.com.br

• Endomísio

• Perimísio

• Epimísio

Corte Transversal de um Músculo Esquelético

www.bioaula.com.br

• Fibra: Célula alongada.

• Sarcolema: membrana plasmática.

• Sarcoplasma: Citoplasma (com exceção das miofibrilas).

• Miofilamentos: actina e miosina

• Retículo Sarcoplasmático: Retículo Endoplasmático Liso.

• Tecido Conjuntivo: Epimísio, Perimísio e Endomísio.

Características Gerais do Músculo Esquelético

www.bioaula.com.br

Características Gerais do Músculo Esquelético

www.bioaula.com.br

Músculo Estriado Esquelético

• Os músculos são formados por feixes de células muito longas (até 30 cm), cilíndricas e multinucleadas, com um diâmetro que varia de 10 a 100 m.

www.bioaula.com.br

Superfície do sarcolema

Miofibrilas

CisternasLaterais

Reticulosarcoplasmático

Túbulos (T)transversos

Retículo Sarcoplasmático e Túbulo T

www.bioaula.com.br

Túbulos T

www.bioaula.com.br

1. Condução do Potencial de Ação pelo

sarcolema.

2. Despolarização dos Túbulos T.

3. Abertura de Canais de Ca2+ do retículo

sarcoplasmático.

4. Difusão de Ca2+.

5. Aumento de Ca2+ no sarcoplasma.

6. Início da contração muscular.

ACOPLAMENTO ELETRO-MECÂNICO

PARA QUE SERVEM OS TÚBULOS T?

Os túbulos T conduzem a onda de despolarização até as cisternas do reticulo sarcoplasmático.

Túbulos T

www.bioaula.com.br

A Tríade no Músculo Estriado Esqulético

• Tríade = 1 túbulo T+ 2 cisternas terminais do retículo sarcoplasmático.

• Há 2 tríades por sarcômero (no músculo estriado esquelético) localizado na junção das bandas A-I.

• Função: Despolarização do sarcolema (túbulo T) o qual libera Ca2+ do retículo sarcoplasmático.

Túbulo T

www.bioaula.com.br

• Banda I (Banda Clara = Light) = somente actina

– Actina está ancorada na linha Z, no centro da banda I.

• Banda A (Banda Escura = Dark) = miosina + actina

– Contém banda H = somente miosina.

– Miosina está ancorada na linha M.

Como os filamentos protéicos estão organizados no músculo estriado?

Banda A Banda I

miosina actina

www.bioaula.com.br

Filamento Grosso

A molécula de miosina possui um sitio de ligação para actina e outro para a ATPase.

Troponina

Tropomiosina

-

Dupla hélice de Actina

Cada molécula de actina possui um sitio de ligação para a cabeça de miosina.

Filamento Fino

Filamentos Protéicos

www.bioaula.com.br

Filamento Fino

Troponina Tropomiosina Actina G

www.bioaula.com.br

• Actina:

sob a forma de polímeros longos (actina F) formados por duas cadeias de monômeros globulares (actina G) torcidas uma sobre a outra, em hélice dupla.

Filamento Fino

www.bioaula.com.br

Filamento Fino

• Tropomiosina:

molécula longa e fina, com cerca de 40 nm de comprimento, contendo duas cadeias polipeptídicas, uma enrolada na outra. Localizam-se ao longo do sulco existente entre os dois filamentos de actina F.

www.bioaula.com.br

No estado de repouso (músculo relaxado) a miosina não consegue se ligar à actina porque os sítios de ligação estão obstruídos pela tropomiosina.

www.bioaula.com.br

• Troponina:

É um complexo de três subunidades:

– TnT, que se liga fortemente à tropomiosina,

– TnC, que tem grande afinidade pelos íons cálcio,

– TnI, que cobre o sítio ativo da actina onde ocorre a interação entre actina e a miosina.

Filamento Fino

www.bioaula.com.br

O cálcio liga-se à troponina e remove a tropomiosina liberando os sítios de ligação da actina para a cabeça da miosina.

A ligação da miosina com a actina, traciona a cabeça da miosina no sentido da linha M.

O filamento fino desliza sobre o grosso.

www.bioaula.com.br

• Miosina:

– Molécula é grande.

– Tem forma de bastão com 20 nm de comprimento e 2-3 nm de diâmetro, sendo formada por 2 polipeptídios enrolados em hélice.

– É dividida em: meromisiona leve (porção em bastão) e meromisiona pesada (parte globular e pequena porção em bastão).

Filamento Grosso

www.bioaula.com.br

Filamento Grosso

Cauda Cabeças

Molécula de miosina

www.bioaula.com.br

Filamento Grosso

Cabeça da miosina

www.bioaula.com.br

Filamentos Fino e Grosso

Banda H

Filamento grossoFilamento grosso Filamento finoFilamento fino

www.bioaula.com.br

O Músculo como um Todo

www.bioaula.com.br

O Músculo como um Todo

www.bioaula.com.br

Elementos estruturais de uma fibra muscular esquelética

Os filamentos finos deslizam-se sobre os grossos na presença de Ca2+.

SARCÔMERO: unidade contrátil da fibra muscular.

www.bioaula.com.br

O Sarcômero

www.bioaula.com.br

Banda A

Zona H M

Pontescruzadas

Z

Banda I

Filamento fino

Filamento grossoSarcômero

Z

Banda I

Sarcômero Sarcômero

O Sarcômero

www.bioaula.com.br

O Sarcômero

Sarcômero

Filamento fino (actina) Filamento grosso (miosina)

www.bioaula.com.br

Sarcômero Relaxado

www.bioaula.com.br

Sarcômero Parcialmente Contraído

www.bioaula.com.br

Sarcômero Contraído

www.bioaula.com.br

Sarcômero

www.bioaula.com.br

Sarcômero

Sarcômero

www.bioaula.com.br

• 1. Potencial de ação trafega ao longo de um nervo motor até suas terminações na fibra muscular;

• 2. Na terminação, o nervo libera substância neurotransmissora (Acetilcolina - ACh);

• 3. A acetilcolina abre numerosos canais acetilcolina-dependentes na membrana da fibra muscular;

• 4. A abertura dos canais ACh permite a passagem de íons sódio para a membrana, desencadeando um potencial de ação na fibra muscular.

Mecanismo da Contração Muscular

www.bioaula.com.br

• 5. O potencial trafega na fibra muscular como nas membranas neurais;

• 6. O potencial de ação despolariza a membrana muscular, passa para a profundidade da fibra muscular estimulando o retículo sarcoplasmático a liberar íons cálcio em grande quantidade para as miofibrilas.

• 7. Os íons cálcio fazem os filamentos de actina e miosina se atraírem, deslizando entre si.

Mecanismo da Contração Muscular

www.bioaula.com.br

• 8. Em segundos os íons cálcio são bombeados novamente para o retículo sarcoplasmático pondo fim à contração, ficando armazenados até que outro potencial de ação chegue.

Mecanismo da Contração Muscular

www.bioaula.com.br

1) A miosina se liga à actina. Início da contração.

2) Primeiro ciclo de deslizamento.

3) Desligamento.

4) Reinício do ciclo.

Presença de Ca2+

Disponibilidade de ATP

Mecanismo da Contração Muscular

www.bioaula.com.br

Ciclo das pontes cruzadas

a miosina liga-se a actina (forma a

ponte cruzada).

o ATP é hidrolisado.

a cabeça da miosina inclina em

direção à linha M.

deslizamento do filamento fino sobre

o grosso.

o sarcômero se encurta.

Enquanto houver Ca2+ e ATP

disponíveis, o ciclo se repete e o

sarcômero encurta.

Mecanismo da Contração Muscular

www.bioaula.com.br

• No estado relaxado: as extremidades livres dos filamentos de actina derivados de dois discos Z apenas começam a se sobrepor.

• No estado contraído: filamentos de actina e miosina se sobrepõem.

“DESLIZAMENTO DOS FILAMENTOS”

Mecanismo Molecular da Contração Muscular

www.bioaula.com.br

Mecanismo Molecular da Contração Muscular

www.bioaula.com.br

As cabeças de miosina formam pontes cruzadas na presença do cálcio e movimentam-se ao longo do eixoda miosina, movendo o filamento de actina na direçãodo centro do sarcômero.

Mecanismo Molecular da Contração Muscular

www.bioaula.com.br

Rigor Mortis

• Começa após 3 à 4 h da morte e atinge o pico máximo em 12 h. Diminui dentro de 48 h.

• A deterioração do retículo sarcoplasmático libera Ca2+.

• Estimula a formação de pontes cruzadas.

• Não há ATP para causar o relaxamento.

www.bioaula.com.br

• Fadiga: fraqueza progressiva e perda da capacidade de contratilidade pelo uso prolongado.

• Causas:

– Queda na disponibilidade de ATP.

– Alteração no potencial de membrana.

– Inibição enzimática pelo acúmulo de ácido láctico (pH ácido).

– Acumulo de K extracelular.

– Esgotamento de acetilcolina.

Fadiga Muscular

www.bioaula.com.br

Relaxamento Muscular

Bomba de Ca++

Calsequestrina

Potencial de Ação

Estimulação

www.bioaula.com.br

Calsequestrina

www.bioaula.com.br

• Quando um músculo se contrai, executa trabalho e consome energia.

• O ATP é clivado em ADP durante o processo contrátil.

• Quanto maior for o trabalho realizado pelo

músculo, maior a quantidade clivada de ATP.

ATP como Fonte de Energia para Contração

www.bioaula.com.br

A) ATP

B) Fosfato de creatina

C) Glicogênio

Fontes de Energia para a Contração Muscular

www.bioaula.com.br

• Todos os músculos dependem do consumo de ATP.• O ATP é disponibilizado pela síntese de:

– Fermentação anaeróbica (produção rápida mas limitada): não necessita de O2 mas produz ácido láctico

– Respiração aeróbica (produz mais ATP, mas lentamente): requer disponibilidade contínua de O2.

Fontes de Energia para a Contração Muscular

www.bioaula.com.br

• Quando um músculo contrai contra uma carga, executa trabalho. Então a energia é transferida para a carga externa

W = L X D

• W = trabalho executado;

• L = carga;

• D = distância do movimento contra a carga.

Energética da Contração Muscular

www.bioaula.com.br

Contração Muscular

www.bioaula.com.br

Contração de um Músculo Esquelético Isolado

• Espasmo muscular: uma simples contração breve.

• Período latente: período breve antes de ocorrer outra contração.

• Período de contração

• Período de relaxamento

www.bioaula.com.br

Contração de um Músculo Esquelético Isolado

A resposta à contração depende:

1. da força do estímulo.

2. da velocidade de aplicação do estímulo.

3. do número de estímulos.

4. do comprimento inicial do músculo.

5. da temperatura - 37ºC.

www.bioaula.com.br

Espasmo e Tétano

Abalo e Tetania Descarga de estímulos de baixa freqüência Estímulo de freqüência alta

causará a fusão dos espasmos

www.bioaula.com.br

Contração forte

AbalosIsolados

SomaçãoMecânica

Fenômeno de escada

Tétano incompleto

Tétano completo

A força de contração pode ser aumenta aumentando-se a freqüência dos PA, a duração do estímulo e recrutando cada vez mais fibras do músculo em atividade.

Mais Ca2+ no sarcoplamaMaior o encurtamento

www.bioaula.com.br

Tipos de Contração Muscular

• Contração isométrica (comprimento igual): contração muscular produz uma força que é exercida nos pontos de fixação e não há modificação no comprimento.

Ex: quando está simplesmente de pé, a pessoa tensiona seus músculos da perna para manter uma posição fixa das articulações.

CONTRAÇÃO ISOTÔNICA

CONTRAÇÃO ISOMÉTRICA

• Contração isotônica (força igual): se for adicionado a uma das extremidades do músculo um peso que ele consiga erguer, o músculo encurtará, mas a carga permanece a mesma durante toda a contração.

Ex: quando se anda, com movimento das pernas ou quando se está erguendo os braços, a contração é preponderantemente isotônica.

www.bioaula.com.br

• fibras maiores para maior força contrátil,

• retículo sarcoplasmático extenso para rápida liberação de íons cálcio,

• grande quantidade de enzimas glicolíticas,

• pequeno suprimento sangüíneo,

• menor número de mitocôndrias - metabolismo oxidativo é secundário.

• contração muscular forte e rápida: saltos, corridas de curta distância.

Fibras Rápidas ou Brancas

velocista

www.bioaula.com.br

• fibras menores,

• inervada por fibras nervosas delgadas,

• rede de capilares e vasos sangüíneos extensa (O2),

• grande número de mitocôndrias para manter alto metabolismo oxidativo.

• contêm mioglobina (contém ferro e liga-se ao O2) conferindo cor avermelhada às fibras.

• contração muscular contínua e prolongada: suporte do corpo contra a gravidade, corridas, maratonas.

Fibras Lentas ou Vermelhas

maratonista

www.bioaula.com.br

SNC

Medula

RaízesventraisFibras musculares

Junção neuromuscular

nervo

Sarcômero

Terminação nervosa

Ramificaçãonervosa

Placa Motora ou Junção Neuromuscular

www.bioaula.com.br

Placa Motora ou Junção Neuromuscular

www.bioaula.com.br

Junçao Neuromuscular Esquelética

EVENTOS DA NEUROTRANSMISSÃO

1. Chegada do PA nos terminais

2. Liberação de Acetilcolina

3. Complexo receptor nicotínico-Ach

4. Abertura de canais Na pós-

sinápticos

5. Potencial pós-sináptico (Potencial

de Placa)

6. Abertura de Canais Na e K

voltagem dependentes no sarcolema

7. Geração e propagação do PA pelo

sarcolema

As fibras musculares são células excitáveis como os neurônios: geram PEPS (potencial de placa) e PA.

Forma rápida de transmitir os comandos neurais.

PA no axônio

Fibra muscular

www.bioaula.com.br

Placa Motora ou Junção Neuromuscular

Axônio terminal de um motoneurônio

Mitocôndria

Vesículas sinápticas contendo acetilcolina

Fenda sináptica

Dobras juncionais

Parte de uma miofibrila

Túbulo T

www.bioaula.com.br

Canais de Na+ Abertos pela Acetilcolina

Terminal axônico

Receptor de Ach

Moléculas de Ach

Fenda sináptica

Ligação da Ach ao receptor e abertura dos canais de sódio

www.bioaula.com.br

Unidade Motora

• São todas as fibras musculares inervadas por um mesmo axônio.

• Ex: valor médio = 100 fibras por unidade motora.

• Uma unidade motora presente num músculo ocular tem 10 fibras musculares.

• Uma unidade motora dos músculos dos membros pode ter 1.000 ou mais fibras musculares.

www.bioaula.com.br

As fibras musculares de uma unidade motora são todas do mesmo tipo mas ficam dispersas no músculo.Um músculo é formado de vários tipos de fibras musculares, portanto é controlado por mais de um motoneurônio.

Unidade Motora

www.bioaula.com.br

• Os músculos estão continuamente se remodelando para adaptarem-se à função, seus diâmetros, comprimentos, forças e tipos de fibras são alterados em graus moderados.

• Experimentos mostram que as proteínas contráteis dos músculos podem ser renovadas em até duas semanas.

Remodelação do Músculo para se Adaptar à Função

www.bioaula.com.br

• Quando um músculo perde seu suprimento nervoso deixa de receber sinais para contração necessários para manter a dimensão normal, ocorre, então, a atrofia muscular e as fibras se degeneram.

• Reinervação: restabelece a função em até 3 meses.

Efeito da Desnervação do Músculo

www.bioaula.com.br

O constante uso do músculo estimula a síntese de proteínas contráteis.

HIPERTROFIA: aumento da área de secção transversal e maior potencia mecânicaATROFIA: redução da massa muscular decorrente de lesões dos neurônios motores.

ANABOLIZANTESDrogas sintéticas da testosterona (hormônio masculino)

Entre os vários efeitos causa hipertrofia muscular.

www.bioaula.com.br

Músculo Cardíaco

• Esse músculo é constituído por células alongadas que se anastomosam irregularmente.

• Também apresentam estriações transversais, mas são facilmente diferenciadas das dos músculos esqueléticos por só apresentarem um ou dois núcleos centrais.

• Um aspecto importante dessa musculatura é o fato de entre as suas células existir linhas transversais fortemente coráveis que aparecem em intervalos irregulares, são os discos intercalares.

www.bioaula.com.br

Músculo Cardíaco

Discos Intercalares

Miofibrilas

Núcleo central e ovóide

www.bioaula.com.br

Músculo Cardíaco

• Os discos intercalares são junções que aparecem como linhas retas ou exibem um aspecto em escada. Nesses discos encontram-se três especializações juncionais:

A) zônulas de adesão que serve para ancorar os filamentos de actina dos sarcômeros terminais;

B) os desmossomas que unem as células musculares impedindo que elas se separem sob a atividade contrátil constante do coração e

C) as junções do tipo GAP que se situam nas partes laterais dos discos e são responsáveis pela continuidade iônica entre as células musculares vizinhas.

www.bioaula.com.br

Discos Intercalares

desmossomos

Gap junctions (junções comunicantes)

Zônulas de adesão

www.bioaula.com.br

Músculo Cardíaco

• No músculo cardíaco, o sistema T e o retículo sarcoplasmático não são tão bem organizados como no músculo esquelético. As tríades não são tão freqüentes, sendo característico a presença de díades, constituídas por um túbulo T e uma cisterna do retículo sarcoplasmático.

• Além de grandes depósitos de glicogênio e de grânulos de lipofuscina, o sarcoplasma cardíaco contém muitas mitocôndrias localizadas próximo a cada pólo do núcleo e também intercaladas entre os miofilamentos.

Miofibrila

MitocôndriaRetículo

sarcoplasmático

Túbulo transverso

Discointercalar

Membrana plasmática

www.bioaula.com.br

Músculo Cardíaco

• Não existem no coração terminações nervosas comparáveis à placa motora do músculo esquelético, no entanto o coração recebe nervos tanto do sistema simpático como do parassimpático, que formam plexos na base do coração.

• As células musculares cardíacas são capazes de autoestimulação, independentemente do impulso nervoso.

• O sistema nervoso exerce no coração uma ação reguladora, adaptando o ritmo cardíaco às necessidades do organismo como um todo.

www.bioaula.com.br

Músculo Liso

• É formado por células fusiformes, mais espessas no centro e afiladas nas extremidades.

• O tamanho da célula pode variar de 20m na parede dos pequenos vasos sangüíneos até 500 m no útero grávido.

www.bioaula.com.br

Músculo Liso

• Automaticidade: se contrai na ausência de estímulo nervoso.

• Inervado pelo Sistema Nervoso Autônomo.

• Músculo Liso Visceral: as fibras musculares estão organizadas em lâminas, feixes ou tubos, e suas membranas celulares fazem contato por meio de gap junctions. Quando parte do músculo visceral é estimulada, o potencial de ação é conduzido para células vizinhas ao mesmo tempo. Ex: fibras musculares dos pequenos vasos sangüíneos, da parede do intestino, das vias biliares, dos ureteres e do útero.

• Músculo Liso Multiunitário: fibras musculares distintas. Cada fibra atua inteiramente independente das outras e é, muitas vezes, inervada por terminação nervosa única. Ex: fibras musculares do músculo ciliar e a íris do globo ocular e os músculos eretores do pêlo.

www.bioaula.com.br

Músculo Liso

• Lentidão da contração e do relaxamento do músculo.

• O músculo liso pode manter um estado de contração duradoura e estável (tônus), como acontece no intestino, bexiga urinária e arteríolas.

• O músculo liso visceral pode ser excitado pelo estiramento.

• Não possuem placa motora. Algumas fibras nervosas secretam suas substâncias transmissoras para o líquido intersticial, à distância de alguns micrômetros das células musculares.

• Substâncias transmissoras: acetilcolina e norepinefrina; são de efeitos antagônicos.

www.bioaula.com.br

Músculo Liso

Corte Longitudinal

Corte Transversal

?Gânglio Mioentérico

www.bioaula.com.br

Músculo Liso

• Corpos densos.

• Cavéolas.

• Miofibrilas em arranjo tridimensional.

• Não tem troponina.

www.bioaula.com.br

Célula Contraída

Núcleo

Corpo densoÁrea densa

Fibras de actinae miosina

Célula RelaxadaContração no Músculo

Liso

www.bioaula.com.br

Músculo esquelético:

Músculo liso:

actina

actina

tropomiosina

tropomiosina

miosina

filamento fino regulado pela troponina e tropomiosina

filamento fino regulado por Ca2+-calmodulina

Contração no Músculo Liso

www.bioaula.com.br

RE

MLC

Ca+ + Calmodulina

Ca+Calmodulina

MLCK = Miosina Quinase

MLCKATP

Contração no Músculo Liso

www.bioaula.com.brMLCK = Miosina Quinase

RECa2+ + Calmodulina

Ca2+ Calmodulina

MLCKATP

MLC

Fosfatase

AMPc

Contração no Músculo Liso

www.bioaula.com.br

Comparação entre os 3 tipos de músculos

Características

Estriado Esquelético

Estriado Cardíaco

Liso

Núcleos Multinucleado, núcleos alongados na periferia.

Um ou dois núcleos centrais.

Um núcleo central.

Sarcômeros Sim. Sim. Não. Corpos densos e placas densas apoiam microfilamentos em rede no citoplasma.

Morfologia das Células

Células longas e cilíndricas

Células ramificadas com discos intercalares.

Células fusiformes, sem estriações.

www.bioaula.com.br

Comparação entre os 3 tipos de músculos

Características

Estriado Esquelético

Estriado Cardíaco

Liso

Citoesqueleto na contração

Sarcômeros, Actina-f, Tropomiosina, Troponina, Miosina.

Sarcômeros, Actina-f, Tropomiosina, Troponina, Miosina .

Actina-f, tropomiosina, Filamentos Intermediários (Vimentina, Desmina).

Inervação efetora

Motora somática: Placa Motora.

SN Autônomo. SN Autônomo.

Contração Voluntária, tudo ou nada.

Involuntária, rítmica e espontânea.

Involuntária, lenta e vigorosa.

www.bioaula.com.br

Comparação entre os 3 tipos de músculos

Características

Estriado Esquelético

Estriado Cardíaco

Liso

Retículo Sarcoplasmátio

Bem desenvolvido, com cisternas terminais.

Pouco definido.

Pouco REL, mas não envolvido no armazenamento de Ca2+.

Túbulos T Sim. Formação da TRÍADE.

Sim. Formação da DÍADE.

Nenhum.

Ligação de cálcio

Troponina C. Troponina C. Calmodulina.

www.bioaula.com.br

Comparação entre os 3 tipos de músculos

Características

Estriado Esquelético

Estriado Cardíaco

Liso

Bainhas envoltórias

Epimísio, Perimísio, Endomísio.

Endomísio. Endomísio.

Junções celulares

Nenhuma. Discos Intercalares.

Gap junctions ou Junções comunicantes.

Secreção Peptídeo Natriurético Atrial.

Colágeno, elastina, fatores de crescimento, proteoglicanas e  glicosaminoglicanas