FISIOLOGIA I

TEMA NUMERO 11

CONTRACCION MUSCULAR

PROFESOR: Gregorio Tiskow, Ph.Sc.E-mail: gtiskow@ucla.edu.ve

U.C.L.A. Barquisimeto, Venezuela

Responsable de mantener la postura y controlar el movimiento del esqueleto al que se halla unido mediante tendones. Sujeto a control voluntario, se contrae en respuesta a la actividad de las motoneuronas que lo inervan.

MUSCULO ESQUELÉTICO

MUSCULO LISO

En órganos internos. Inervado por el sistema autónomo, control involuntario.

MUSCULO CARDIACO

En aurículas y ventrículos. Combina propiedades del músculo esquelético y el músculo liso.

Tipos de Músculos

Características Fibras Musculares

Tipos de Fibras Musculares

• Fibras Musculares Estriadas:CardiacasEsqueléticas

• Fibras Musculares Lisas

Fibra Muscular EsqueléticaCELULAS ALARGADAS-CILINDRICAS

MULTINUCLEADA

FIBRA ESTRIADA

SUJETA A CONTROL VOLUNTARIO

PRODUCEN CONTRACCIONES RAPIDAS

MUSCULO ESQUELETICO

Fibra Muscular

MUSCULO ESQUELÉTICO

ESTRUCTURA

Fascículo muscular:grupo de fibras musculares

Miofibrilla: haces cilíndricos formados por filamentos de miosina (filamentos gruesos) y de actina (filamentos delgados)

Músculo: formado por fascículos musculares

Fibra muscular: célula multinucleada en cuyo citoplasma se hallan numerosas miofibrillas

Organización de los filamentos en la miofibrilla: aspecto estriado del músculo

Fibra Muscular Esquelética

UNA MIOFIBRILLA

Fibra Muscular

Núcleo

Mitocondria

Miofibrillas

Miofibrillas

Núcleo celular

Características del Tejido Muscular

• EXCITABILIDAD: ante un estímulo eléctrico

• CONTRACTILIDAD: acortamiento de sus fibras

• EXTENSIBILIDAD: alargamiento de sus fibras

• ELASTICIDAD: las fibras pueden recuperar su longitud original

Sarcómero

•Unidad anátomo-funcional contráctil del músculo.

MUSCULO ESQUELÉTICO

ESTRUCTURA

Organización de los filamentos de actina y miosina en la miofibrilla según un patrón repetitivo: EL SARCÓMERO Miosina: en el centro

Actina: en ambos extremos

Banda A

Línea Z Línea ZLínea M

Banda A: miosina + actina superpuesta

Zona H: sólo miosina

Línea M: proteínas que unen entre sí a las miosinas

Banda I: sólo actina

Línea Z: zona anclaje de actina

SARCÓMERO

Sarcómero

Bandas I

Banda A

Sarcómero

El Sarcómero

Línea MBanda I Zona H

Sarcómero

Retículo Sarcoplásmico y Túbulos T

El Sarcómero

Filamentos Gruesos

• Comprenden una proteína de peso molecular alto: LA MIOSINALA MIOSINA

• Miosina: posee 2 cadenas pesadas y 4 cadenas ligeras.

Cabeza de Miosina y actividad ATPasa

• Una característica esencial de la cabeza de miosina es su actividad de enzima ATPasa, es decir, permite que la cabeza desdoble (escinda) el ATP y utilice la energía de esa hidrólisis del enlace fosfato de alta energía para suministrar energía al proceso de contracción muscular.

Filamentos Delgados

Se componen de 3 proteínas:

• ACTINAACTINA• TROPOMIOSINA• TROPONINA

CONTRACTILCONTRACTIL

REGULADORASREGULADORAS

Filamentos Delgados

ACTINATroponina

Filamento de Actina

Molécula de Actina

• Posee forma globular

• Tiene un sitio para unión de la miosina

• Al estar en reposo el músculo, la actina esta cubierta por la tropomiosina,evitando la interacción actina-miosina

Molécula de Tropomiosina

• Proteína filamentosa que corre por el surco del filamento de actina.

• Función: bloquear el sitio de unión de la actina con la miosina.

Molécula de Troponina

• Complejo de 3 proteínas globulares (Troponina T, I, C)

• Función de cada una:.-T: une el complejo troponina a la tropomiosina.-I: inhibe la interacción actina-miosina en

conjunto con la tropomiosina.-C: ligar calcio para la contracción

Bases Moleculares de la Contracción Muscular

Acoplamiento Excitación-Contracción

Acoplamiento Excitación-Contracción

Importancia de los Túbulos T

Acoplamiento Excitación-Contracción

Acoplamiento Excitación-Contracción• Papel del calcio en la contracciónPapel del calcio en la contracción:

Acoplamiento Excitación-Contracción

• Papel del calcio en la contracciónPapel del calcio en la contracción:

Acoplamiento Excitación-Contracción

Acoplamiento Excitación-Contracción

BASES MOLECULARES DE LA CONTRACCIÓN

Contracción: por el deslizamiento de los filamentos de actina sobre los de miosina

Tracción de los filamentos de actina hacia dentro

Aproximación de las líneas Z hacia la miosina

Las fuerzas que se generan por la interacción de los puentes cruzados o transversos que van de los filamentos de miosina a los de actina

¿Qué hace que los filamentos de actina se deslicen hacia dentro?

Los brazos y cabezas forman los puentes cruzados con la actina, traccionándola hacia el centro

Mecanismo de la cremallera

Contracción Muscular: Secuencia

• Formación de PUENTES CRUZADOS o Formación de PUENTES CRUZADOS o TRANSVERSOS de MIOSINATRANSVERSOS de MIOSINA::Al ser estimulado un músculo, las cabezas de Al ser estimulado un músculo, las cabezas de miosina se unen a la actina formando los miosina se unen a la actina formando los puentes cruzados: puentes cruzados: DESLIZAMIENTO.DESLIZAMIENTO.

Contracción Muscular:Secuencia

Hay consumo de una molécula de ATP

Contracción Muscular:Secuencia

• La contracción muscular comienza cuando la tensión generada por los puentes cruzados excede a las fuerzas que se oponen al acortamiento.

Puentes Transversos

En condiciones de reposo, estas fuerzas están inhibidas, pero cuando un potencial de acción viaja por la membrana muscular, hace que el retículo sarcoplásmico libere gran cantidad de iones Ca2+ que penetran en las miofibrillas. Estos iones activan a su vez las fuerzas de atracción entre los filamentos de actina y miosina, y comienza la contracción muscular.Y la energía… ¿ De dónde proviene?

Puentes Transversos

Se requiere energía para que se lleve a cabo el proceso de contracción, y ésta proviene de los enlaces ricos en energía del ATP, que se degrada a ADP para liberar la energía necesaria para el proceso.

Consumo de ATP-Efecto Fenn

• Mientras mayor la magnitud del trabajo muscular a realizar, mayor será la cantidad de ATP que se consuma.

• Una relación simple…

Formación de Puentes Transversos

Ciclo del puente transverso de miosina

Cambios del sarcómero durante la contracción

La unión de iones Ca++ a la Troponina C produce un cambio confromacional del complejo de troponina, que desplaza la molécula de tropomiosina de modo que ya no cubre el sitio de unión para la miosina en la actina. Esto inicia el ciclo de la contracción.

Papel del Calcio

Tras el desplazamiento de la molécula de tropomiosina, la cabeza de miosina se fija ahora al sitio de unión libre sobre la actina.

Ciclo del puente transverso de miosina

ATP unido a la cabeza

Ello causa la liberación de Pi y ADP por la ATPasa de la cabeza de miosina.

Ciclo del puente transverso de miosina

Hidrólisis del ATP

10 nm

Y se separa la cabeza de miosina de la tensa posición de 90º, por lo que vuelve a su posición de 45º con el bastón de miosina.

Ciclo del puente transverso de miosina

Golpe ActivoGolpe Activo

Ciclo del puente transverso de miosina

Enlazamiento del ATP

La inclinación de la cabeza de miosina hasta 45º implica también que los sitios de unión para ATP en la cabeza de la ATPasa están accesibles para que se fije el ATP de nuevo para reiniciar el ciclo.

Ciclo del puente transverso de miosina

Separación de la cabeza

Una vez interrumpida la unión entre la cabeza de miosina y el filamento de actina, se escinde ATP y la energía liberada vuelve a crear tensión sobre la cabeza de miosina al pasar a la posición de 90º, por lo que vuelve al punto de inicio del ciclo.

Ciclo del puente transverso de miosina

Secuencia contracción: resumen

Regulación de la Contracción

• Para contraerse un músculo debePara contraerse un músculo debe:

UNA SACUDIDA MUSCULAR SIMPLECortesía Prof. C. García

Cortesía Prof. C. García

Frecuencia Estimulación Muscular

Cortesía Prof. C. García

Tétanos Muscular

Cortesía Prof. C. García

Relación Longitud-Tensión

Cortesía Prof. C. García

Relación Longitud-Tensión

Tipos de Contracción Muscular

Cortesía Prof. C. García

Tipos de Contracción Muscular

Fatiga Muscular

Cortesía Prof. C. García

Causas:

Rigor Mortis (rígidez cadavérica)

• Comienza unas 3 horas luego de la muerte de un individuo.

• Se produce debido al agotamiento del ATP intracelular y salida (escape) de calcio fuera de la célula. Así, el cadáver queda rígido.

• Rígidez puede permanecer de 15 a 25 horas después de la muerte, hasta que comienza la autólisis protéica (liberación de enzimas lisosomales). Más rápido a mayor temperatura.

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