24/03/2014
UNIVERSIDADE COMUNITÁRIA DA REGIÃO DE CHAPECÓ
ÁREA DE CIÊNCIAS DA SAÚDE
CURSO DE FARMÁCIA
MORFOFISIOPATOLOGIA I
FISIOLOGIA DO SISTEMA MUSCULAR

Com base nas características morfológicas e funcionais de suas
células, o tecido muscular pode ser dividido em 3 tipos:


Músculo liso
Músculo estriado cardíaco

Músculo estriado esquelético
TRANSMISSÃO NEUROMUSCULAR
40% do
corpo
COMPONENTES ESTRUTURAIS DAS FIBRAS
10% do
corpo
MIOFIBRILAS
MUSCULARES
Sarcolema: membrana
celular da fibra muscular
 Sarcoplasma: líquido
intracelular
 Mitocôndrias (ATP)
 Retículo
sarcoplasmático:
armazena íons cálcio
 Miofibrilas


Cada miofibrila é composta por cerca de 1500 filamentos de
miosina (mais espessos) e por 3000 filamentos de actina (mais
finos): responsáveis pelas reais contrações musculares.

Esses filamentos estão parcialmente interdigitados, fazendo
com que a miofibrila alterne faixas escuras e claras.
Claras: somente actina (faixas I)
Escuras: miosina e extremidades dos filamentos de actina, onde
se superpõem aos de miosina (faixas A).
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
SARCÔMERO



As extremidades dos filamentos de
actina estão ligados ao chamado
disco Z. Desse disco, esses
filamentos se estendem em ambas
as direções para se interdigitarem
com os filamentos de miosina.
O disco Z (filamentos de proteína
diferentes) cruza transversalmente a
miofibrila e também de forma
transversa, de miofibrila para
miofibrila, conectando as miofibrilas
umas às outras, por toda fibra
muscular.
O segmento da miofibrila situado
entre dois discos Z sucessivos é
referido como sarcômero.
EXCITAÇÃO DO MÚSCULO ESQUELÉTICO:
TRANSMISSÃO NEUROMUSCULAR

As fibras musculares esqueléticas são
inervadas por grandes fibras
nervosas mielinizadas que se originam
nos grandes neurônios motores (medula
espinhal).

Cada terminação nervosa faz uma
junção (JUNÇÃO NEUROMUSCULAR
ou placa motora) com a fibra muscular
próxima da porção média desta.

O potencial de ação (PA), iniciado na
fibra muscular pelo sinal nervoso,
viaja em ambas as direções, até as
extremidades da fibra muscular.
1
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TRANSMISSÃO NEUROMUSCULAR

O início e a execução de uma
contração muscular ocorrem
nas seguintes etapas:

Os PA cursam pelo nervo motor
até suas terminações nas fibras
musculares.

Em cada terminação, o nervo
secreta pequena quantidade de
acetilcolina (Ach) → abre
múltiplos canais regulados pela
ACh → difusão de grandes
quantidades de íons sódio para
o lado interno da mb das fibras
musculares (desencadeia o PA).

O PA se propaga pela mb da fibra muscular; a eletricidade flui pelo centro
da fibra muscular.

Faz com que o retículo sarcoplasmático libere grande quantidade de íons
cálcio → ativam as forças atrativas entre os filamentos de actina e de
miosina, fazendo com que eles deslizem ao lado um do outro.

Após segundos, os íons cálcio são bombeados de volta para o retículo
sarcoplasmático pela bomba de cálcio da mb, onde permanecem
armazenados até que novo PA muscular se inicie. Essa retirada dos íons
cálcio faz com que a contração muscular cesse.

No estado relaxado, as extremidades dos filamentos de actina que se
estendem de dois discos Z sucessivos, mal se sobrepõem.

No estado contraído, esses filamentos de actina são tracionados por
entre os filamentos de miosina, de forma que suas extremidades se
sobrepõem, umas às outras, em sua extensão máxima.

Também os discos Z foram tracionados pelos filamentos de actina até as
extremidades dos filamentos de miosina.
Desse modo, a contração muscular ocorre por mecanismo de
deslizamento dos filamentos.
MECANISMO MOLECULAR DA CONTRAÇÃO MUSCULAR

 O que faz com que os
filamentos de actina deslizem
por entre os filamentos de
miosina?

É preciso compreender as
características moleculares dos
filamentos contráteis
FILAMENTO DE MIOSINA

Múltiplas moléculas de miosina
→ composta por 6 cadeias
polipeptídicas (2 pesadas e 4
leves), que se arranjam
formando as seguintes
estruturas: cauda, braço e
cabeça.

As caudas se agrupam em
feixes para formar o corpo do
filamento; muitas cabeças se
projetam para fora, nos lados
do corpo.

As projeções dos braços e das
cabeças formam as pontes
cruzadas (flexíveis).
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FILAMENTO DE ACTINA
ATIVIDADE ATPASE NA CABEÇA DA MIOSINA

A cabeça da miosina funciona como uma enzima ATPase →
permite que o ATP seja clivado e a energia utilizada para o
processo de contração.

O ATP é necessário tanto para a ligação da miosina à actina
quanto para sua separação, que ocorre durante o
relaxamento muscular.
FILAMENTO DE ACTINA

A actina espirala-se com a tropomiosina, que durante o período de
repouso encobre os locais ativos da actina.

Existe ainda a troponina que corresponde a um complexo de 3
subunidades que tem afinidade pela actina (troponina I), pela
tropomiosina (troponina T) e pelo cálcio (troponina C).

Quando os íons cálcio se ligam ao complexo de troponina este
complexo sofre uma mudança de conformação o que traciona a
molécula de tropomiosina, descobrindo os locais ativos da molécula de
actina.

Os locais ativos podem, então, atrair as pontes cruzadas da miosina
fazendo com que a contração prossiga.

Formado por 3 componentes proteicos: actina, tropomiosina e
troponina.

A actina contém locais ativos que vão interagir com as pontes
cruzadas dos filamentos de miosina.

A base dos filamentos de actina está fortemente inserida nos
discos Z; as extremidades dos filamentos projetam-se em ambas
as direções, para ficarem nos espaços entre as moléculas de
miosina.
A TEORIA DE IR
PARA DIANTE (WALK-ALONG) DA CONTRAÇÃO

Quando a cabeça da miosina se liga ao local ativo da actina →
profundas alterações nas forças intramoleculares entre a cabeça e o
braço da miosina.

A cabeça se inclina em direção ao braço e leva com ela o filamento de
actina.

Imediatamente após a inclinação, a cabeça se separa do local ativo.
Retorna para sua direção estendida → se combina com novo local ativo,
situado mais adiante no filamento de actina.
FONTES DE ENERGIA PARA A CONTRAÇÃO MUSCULAR

A contração muscular depende da energia fornecida pelo ATP.

A maior parte dessa energia é necessária para ativar o
mecanismo de ir para diante, mas pequenas quantidades são
necessárias para o bombeamento:
 A concentração de ATP na fibra muscular (± 4
milimolar) é suficiente para manter a contração total
por no máximo 1 a 2 segundos.


dos íons cálcio do sarcoplasma para o retículo sarcoplasmático após o
término da contração;

dos íons sódio e potássio através da mb da fibra muscular (PA).
Qual é a estratégia para obter energia após a
escassez dessa reserva de ATP?
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FOSFOCREATINA

Quando o ATP é clivado há formação de ADP + Pi e a
energia é transferida para o processo de contração
muscular.

Para formar novo ATP o ADP precisa ser
REFOSFORILADO.

Fontes de energia para a refosforilação:
Fosfocreatina
Glicogenólise
 Metabolismo oxidativo


1ª fonte de energia

Transporta uma ligação fosfato de alta energia similar às ligações
do ATP.

É clivada e sua energia liberada causa a ligação de novo íon
fosfato ao ADP, para reconstituir o ATP.

A quantidade total de fosfocreatina na fibra muscular é muito
pequena.

A energia combinada do ATP armazenado e da fosfocreatina no
músculo é capaz de manter a contração muscular máxima por
apenas 5 a 8 segundos.

GLICOGENÓLISE E SUCESSIVA GLICÓLISE

2ª fonte de energia

“Glicólise” do glicogênio previamente armazenado nas células musculares.

O rápido desdobramento enzimático da glicose a piruvato e lactato libera
energia que é utilizada para converter o ADP em ATP.

O ATP pode ser utilizado diretamente para energizar contrações musculares
adicionais e também para reconstituir as reservas de fosfocreatina.
METABOLISMO OXIDATIVO

3ª e última fonte de energia

Significa combinar o oxigênio com os produtos finais da
glicólise e com vários outros nutrientes celulares para
liberar ATP.

Mais de 95% da energia usada pelos músculos para a
contração mantida por longo tempo é derivada dessa fonte.

Os nutrientes são carboidratos, gorduras e proteínas.

Para a atividade muscular máxima extremamente longa (várias horas)
a maior proporção de energia vem da gordura, mas por um período de
2 a 4 h, metade da energia vem dos carboidratos armazenados.
GLICOGENÓLISE E SUCESSIVA GLICÓLISE

Importância:

1. As reações glicolíticas podem ocorrer mesmo na ausência de
oxigênio → a contração muscular pode ser mantida por muitos
segundos e muitas vezes por mais do que 1 minuto, mesmo quando o
oxigênio não estiver disponível.

2. 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.

OBS: como muitos produtos finais da glicólise se acumulam nas células musculares, a
glicólise perde sua capacidade de sustentar a contração muscular máxima após cerca
de 1 minuto.
RIGIDEZ CADAVÉRICA (RIGOR MORTIS)
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Algumas horas após a morte, todos os músculos do corpo
entram em um estado de contratura (rigor mortis) → os
músculos contraem e ficam rígidos mesmo sem
potenciais de ação.

Essa rigidez resulta da perda de todo ATP necessário
para a separação das pontes cruzadas da miosina dos
filamentos de actina durante o processo de relaxamento.

Os músculos permanecem rígidos até que as proteínas
musculares degeneram (15 a 25 horas após). Esse
processo é acelerado sob temperaturas elevadas.
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