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A contração muscular, além de ser responsável pela locomoção e vários outros tipos de movimentos do corpo, também promove a movimentação dos órgãos internos, como, por exemplo, os batimentos cardíacos, a pulsação das artérias, o trânsito de bolo alimentar pelo aparelho digestivo, entre outros. Tais processos se fazem possíveis graças à capacidade de encurtamento das miofibrilas, que são filamentos citoplasmáticos das células musculares. Tais miofibrilas são constituídas por diversos tipos de proteínas, sendo a actina e a miosina as mais abundantes. A actina é a principal constituinte dos filamentos finos das células musculares. Essa proteína pode se apresentar de duas maneiras distintas, conforme a ionização do meio: em meios de menor força iônica, apresenta-se sob a forma de actina G, de caráter globular; ao passo que em meios de maior força iônica, tem-se a actina F, de caráter fibroso. Com a elevação da força iônica, a actina G se polimeriza, formando a actina F.Já a miosina compõe os filamentos grossos e é classificada como uma enzima mecanoquímica ou proteína motora, isso porque é capaz de converter a energia química em energia mecânica, útil para o mecanismo de contração muscular. 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. Todo esse processo ocorre em presença de ATP, que tem sua hidrólise catalisada pela miosina, liberando a energia necessária ao trabalho muscular. Além da contração dos músculos, o complexo actina-miosina também impulsiona outros tipos de movimentos em células não-musculares, como, por exemplo, o deslocamento de organelas citoplasmáticas e o movimento de ameboides. Na divisão celular, o sistema actina-miosina possibilita a contração do citoplasma, o que leva à separação das células filhas. Além disso, essas proteínas são responsáveis pela formação do citoesqueleto, ou seja, conferem forma a todas as células do organismo. Referências Texto originalmente publicado em https://www.infoescola.com/sistema-muscular/actina-e-miosina/ 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. 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. Unidades 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
Quais são as proteínas responsáveis pela contração muscular esquelética?Contração muscular
As miofibrilas dos músculos estriados contêm quatro proteínas principais: miosina, actina, tropomiosina e troponina. Os filamentos grossos são formados de miosina e as outras 3 proteínas são encontradas nos filamentos finos. O estímulo para contração muscular é um impulso nervoso através de um nervo.
São proteínas responsáveis pela contração muscular esquelético estriado está na opção?A contração muscular esquelética é responsável por nossa capacidade de movimentação e está relacionada com duas importantes proteínas: a actina e a miosina.
Qual é a contração do músculo estriado esquelético?O músculo estriado esquelético apresenta uma contração rápida e vigorosa. Essa contração é voluntária, ou seja, está relacionada à nossa vontade e acontece por causa da sobreposição de filamentos finos e grossos.
Quais são as proteínas contráteis?As proteínas contráteis, actina e miosina; Energia para contração, fornecida pelo ATP.
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