A contração do músculo esquelético está diretamente relacionada com a interação entre as proteínas miosina e actina. Show
Os músculos são estruturas formadas por tecido muscular que desempenham importante papel na locomoção e na contração de órgãos. Existem três tipos de tecido muscular no nosso organismo: estriado esquelético, estriado cardíaco e não estriado. O músculo estriado esquelético é caracterizado por ter contração voluntária, ou seja, que ocorre de acordo com a nossa vontade. Os músculos não estriados e cardíacos, por sua vez, apresentam contração involuntária. A contração dos músculos esqueléticos é um processo que resulta no encurtamento das fibras musculares, estruturas alongadas que apresentam duas proteínas contráteis: a miosina e a actina. A miosina é responsável por formar os filamentos grossos, enquanto a actina forma os filamentos finos. Esses dois filamentos juntos são chamados de miofibrilas. As miofibrilas estão organizadas em bandas claras e escuras, que formam o padrão característico dos músculos estriados. A banda clara, também denominada de banda I, é formada por filamentos finos (actina). Já a banda A, também chamada de escura, é formada por filamentos finos intercalados com filamentos grossos (miosina). As unidades contráteis lateralmente são delimitadas pela linha Z, que é formada por alfa-actina. Na região central da banda I, encontra-se uma lâmina escura denominada linha Z, e no centro da banda A encontra-se uma zona clara denominada zona H. Duas linhas Z, delimitando duas bandas I e uma banda A central, formam um sarcômero. Não pare agora... Tem mais depois da publicidade ;)
Para que ocorra a contração de fibras musculares esqueléticas, elas devem sofrer estímulos nervosos. Esses estímulos desencadeiam a liberação de acetilcolina na fenda sináptica, que leva à despolarização da membrana da célula muscular. Esse processo resulta na abertura dos canais de Ca2+, fazendo com que eles sejam lançados no citoplasma pelo retículo endoplasmático, também denominado, nessas células, de sarcoplasmático. Na região do citoplasma, o cálcio forma um complexo com proteínas responsáveis pela contração. Esse processo desencadeia a interação entre miosina e actina. Na presença de Ca2+, as extremidades dilatadas da miosina fazem ligação com as moléculas de actina próximas e dobram-se com rapidez. Isso faz com que o filamento de actina seja deslocado para o centro, levando à aproximação das duas linhas Z, o que diminui o tamanho do sarcômero. Se vários sarcômeros contraem-se ao mesmo tempo, observa-se a contração de todo um músculo. Cessado o estímulo, o cálcio é rebombeado para o interior do retículo sarcoplasmático, diminuindo-se, assim, os níveis dessa substância no citoplasma da célula. Com isso, observa-se o relaxamento do músculo e o fim do processo de contração muscular. Visão Geral do Tecido Muscular EsqueléticoCaracterísticas primárias do tecido muscular
Revisão da anatomia do músculo esquelético
Túbulos transversos (túbulos T) e as suas associações com o retículo sarcoplasmático (RS): Observar como os túbulos T são canais que atravessam o sarcolema e entram em contacto direto com as cisternas terminais do RS. Imagem: “Narrow T-tubules permit the conduction of electrical impulses” por Phil Schatz. Licença: CC BY 4.0Estrutura do músculo esquelético: aglomerados de miofilamentos (actina e miosina) que criam miofibrilas. Existem várias miofibrilas dentro de uma única fibra muscular (que representa uma única célula muscular). A fibra muscular é cercada por uma membrana celular especializada denominada sarcolema. Múltiplas fibras musculares formam um fascículo muscular e múltiplos fascículos musculares formam um músculo esquelético completo. Imagem por Lecturio.MiofilamentosOs miofilamentos são proteínas individuais que, em conjunto, permitem a ocorrência de contração muscular.
Estrutura da actina (filamento fino) e miosina (filamento espesso): Observar a cabeça globular na miosina. Os pontos amarelos na actina representam os locais de ligação da miosina, que são cobertos pela tropomiosina em estado de repouso. As troponinas contêm os sítios de ligação ao Ca e, quando o Ca está presente, induzem uma alteração conformacional no complexo troponina-tropomiosina, expondo os sítios de ligação da miosina na actina. Quando a miosina se liga à actina e a energia do ATP está presente, ocorre a contração muscular. Imagem por Lecturio.Revisão da estrutura do sarcómeroAs miofibrilas, quando observadas ao microscópio, estão organizadas num padrão que cria diferentes faixas e zonas. Estas bandas são criadas pela sobreposição de filamentos de actina e miosina.
Diagrama que descreve a estrutura microscópica de dois sarcómeros adjacentes: um sarcómero é a área entre as linhas Z. Vídeos recomendadosInervação das Fibras Musculares EsqueléticasA contração das células do músculo esquelético requer estimulação por um potencial de ação com origem nos neurónios motores somáticos. A junção neuromuscular (JNM)
Processo de transmissão de um sinal neuronal para a célula muscular
Placa terminal motora e inervação Micrografia eletrónica a demonstrar um corte transversal através da junção neuromuscular: “T” é o terminal axónico e “M” é a fibra muscular. A seta mostra dobras juncionais com a lâmina basal. São visíveis densidades pós-sinápticas nas pontas entre as dobras. A escala é de 0,3 µm. Imagem: “Electron micrograph showing a cross-section through the neuromuscular junction” por National Institute of Mental Health. Licença: Public DomainUnidades motoras
Representação de uma unidade motora: Um único neurónio motor inerva várias fibras musculares diferentes (ou seja, células musculares individuais). O grupo de fibras musculares inervadas pelo mesmo neurónio motor é denominado unidade motora. Imagem por Lecturio.Como se Contrai uma Fibra Muscular IndividualExcitação
Acoplamento excitação-contração
Fisiologia da libertação de Ca2+ do retículo sarcoplasmático em resposta a um potencial de ação: O ciclo das pontes cruzadasO ciclo das pontes cruzadas é o processo pelo qual a miosina e a actina se movem uma ao lado da outra, encurtando o sarcómero e permitindo a contração muscular. Este processo também é conhecido como a teoria dos filamentos deslizantes da contração muscular.
O processo do ciclo das pontes cruzadas Imagem por Lecturio.Ciclo das pontes cruzadas: O local de ligação da miosina na actina é exposto quando o Ca2+ se liga à troponina. O trifosfato de adenosina liga-se à cabeça da miosina. A ATPase da miosina hidrolisa o ATP em ADP e fosfato, e isso move a cabeça da miosina para uma posição inclinada. Com o ADP e fosfato ainda ligados e a cabeça em posição de gatilho, a miosina é capaz de se ligar aos locais ativos da actina, formando uma ponte cruzada. O ADP e o fosfato são libertados e a energia potencial armazenada é libertada, gerando o golpe de potência: a cabeça da miosina retorna à sua posição em flexão, puxando o filamento de actina com ela. O trifosfato de adenosina liga-se à cabeça da miosina, fazendo com que ela se liberte da actina e recomece o ciclo novamente. Esse processo permite que a miosina “ande” ao longo do filamento de actina, encurtando o sarcómero. Imagem por Lecturio.Relaxamento
Vídeos recomendadosGeração de Força Durante as Contrações MuscularesA relação comprimento-tensãoO comprimento de repouso do sarcómero tem influência direta na força gerada quando o sarcómero encurta. Esta relação é denominada relação comprimento-tensão.
Relação comprimento-tensão no músculo esquelético Imagem por Lecturio.Limiar, períodos latentes e contração
Coordenação das contrações musculares para que os músculos possam produzir um trabalho significativoUma única contração isolada, de uma única fibra muscular, não possui a capacidade de produzir um trabalho significativo e, aumentar a voltagem do estímulo, não aumenta a força de uma contração. Algumas formas de aumentar a força de uma contração muscular incluem:
Princípios da estimulação muscular: Aumentar a frequência de estimulação aumenta a força da contração muscular. Imagem por Lecturio.Tipos de contração do músculo esqueléticoExistem vários tipos de contração muscular com base em como a fibra muscular altera o seu comprimento durante a contração:
Contrações concêntricas vs. excêntricas Imagem por Lecturio.Vídeos recomendadosFontes de Energia e Tipos de Fibras MuscularesO trifosfato de adenosina é a principal fonte de energia necessária para gerar os golpes de potência que causam a contração muscular. Existem várias formas diferentes de gerar essa energia ATP e existem vários tipos diferentes de fibras musculares com base na sua capacidade de usar diferentes fontes de energia. Fontes de energiaA concentração de trifosfato de adenosina na fibra muscular é suficiente apenas para sustentar a contração total por 1 a 2 segundos. Portanto, o ADP deve ser refosforilado para gerar novo ATP, permitindo que o músculo continue a contrair-se, o que requer energia.
Tipos de fibras musculares esqueléticasExistem 3 tipos primários de fibras musculares esqueléticas, encontradas em diferentes músculos em todo o corpo, com base na sua função. Fibras do tipo I: fibras musculares de contração lenta
Fibras do tipo II: fibras musculares de contração rápida
Tabela: Tipos e propriedades das fibras musculares
FG, pela sigla em inglês: glicolítico rápido FOG, pela sigla em inglês: glicolítico oxidativo rápido Vídeos recomendadosRelevância Clinica
Referências
Qual o mecanismos Molecular da contração muscular esquelética ou seja o que acontece aos filamentos de actina e miosina na contração?No músculo estriado esquelético, a contração se dá pela interação entre os dois filamentos de proteínas nos sarcômeros (actina e a miosina). A cabeça da miosina empurra os filamentos de actina, gerando a contração muscular.
Como ocorre a contração muscular e a interação entre actina e miosina?Os filamentos de actina e miosina apresentam uma alta afinidade eletrônica, estabelecendo ligações estáveis, o que recebe o nome de ponte cruzada. Ambos os filamentos se organizam de tal forma que os finos podem se deslizar sobre os grossos, encurtando as miofibrilas, o que leva à contração das células musculares.
Quais são os mecanismos de contração muscular?Durante a contração muscular, ocorre o deslizamento dos filamentos de actina sobre os de miosina. O sinal para contração do músculo esquelético inicia-se a partir de um impulso elétrico, a partir de um nervo, e é seguido por uma mudança química na célula muscular e pela contração, um processe mecânico.
Como ocorre o processo de contração muscular esquelética?A contração do músculo esquelético ocorre com a ação de impulsos nervosos, liberando íons cálcio que atuarão com moléculas de ATP no movimento dos filamentos das miofibrilas. O músculo esquelético é o responsável pelos movimentos do corpo dos vertebrados.
|