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“Contracción muscular”
Pr. Jéssica Quilodrán Calderón
1er semestre 2007
Unidad ICapítulo 2: Neurofisiología
Contenidos:
Sistema muscular
1. Contracción del músculo esquelético
3. Contracción del músculo liso
5. Contracción del músculo cardiaco
Proteínas contráctiles
Tipos decontracción
Sistema MuscularTejido Muscular
Sarcómero
Actina y miosina
Contractibilidad óTrabajo mecánico
Fibra muscular
Unidad F(x)
PropiedadF(x)?
La función principal del tejido muscular es la de producir movimiento y generar fuerza. El término músculo hace referencia a un conjunto de fibras musculares unidas por tejido conectivo
De acuerdo con su estructura, propiedades contráctiles y función, se distinguen tres tipos de músculos: Músculo esquelético, músculo cardíaco y músculo liso.
El músculo esquelético constituye el tejido más abundante del organismo representando el 40 al 50% del peso corporal, mientras que el cardíaco y liso en conjunto representan el 5% del peso corporal.
La mayor parte de los músculos esqueléticos se encuentran unido a los huesos del cuerpo y su contracción origina los movimientos de las distintas parte del esqueleto.
La actividad del músculo esquelético está bajo el control del SN somático.
Introducción
Anatomía muscular
El músculo cardíaco o miocardio constituye la mayor parte de la masa de aurículas y ventrículos. La mayor parte de ellas especializadas para contraerse (células contráctiles o miocitos), responsables del trabajo mecánico de bombear sangre. Un grupo menor de células cardíacas se especializa en la generación y conducción de impulsos excitatorios (marcapasos y sistema de conducción). Es regulado por el SN autónomo.
El músculo liso forma parte de las paredes de los distintos órganos huecos y su función consiste en comprimir el contenido de estas cavidades. Para cumplir con esta función, el músculo liso debe, más que contraerse rápidamente, ejercer tensión por períodos prolongados.La regulación de la actividad de este músculo se realiza por medio de terminaciones del SN autónomo.
Fisiología muscular
Fasecontráctil
FaseRelajación
Sacudida muscular
Excitación- Contracción
Histología del Músculo Esquelético
Sección longitudinal de músculo esquelético visto con microscopio óptico.Las fibras son cilíndricas, multinucleadas y los núcleos situados en la periferia. Hematoxilina-eosina. 400x
La fibra muscular consiste de haces de células multinucleadas (miofibrillas), rodeadas por el sarcolema y esta por la lámina basal. Conexiones entre miofibrillas y sarcolema ocurren a nivel de las líneas Z y en menor grado a nivel de las líneas M, proporcionando apoyo estructural al sarcolema evitando su daño durante la contracción muscular.
Componentes de la fibra muscular
La fibras del músculo esquelético son aproximadamente cilíndricas. Tienen un diámetro que varía entre 10 y 100 µm y una longitud de unos pocos micrometros a varios centímetros.
Cada una de las fibras del músculo esquelético se comporta como una unidad funcional. Un músculo tiene entonces tantas unidades como fibras, de allí el nombre de multi-unitario.
Además de poseer todos los elementos comunes a cualquier célula, poseen diferenciaciones citoplasmáticas, las Miofibrillas, que son adaptaciones morfológicas a la función específica del músculo, la contracción y componentes subcelulares que hacen posible los procesos de excitación, acoplamiento entre la excitación y la contracción (acoplamiento excito-contráctil), relajación y síntesis de energía
Composición de la fibra muscular
Distintos niveles de organización estructural en un músculo esquelético formado por fibras musculares y cada una de ellas conteniendo en su citoplasma las miofibrillas.
Las miofibrillas están por unidades que se repiten a los largo, los sarcómeros
Los sarcómeros (unidad contráctil) están formados por filamentos finos y gruesos interdigitados entre sí y que se deslizan unos sobre otros durante la contracción y la relajación. La disposición de estos origina las bandas características de los sarcómeros.
Unidad funcional del músculo: El sarcómero
Mi: mitocondriasRS: Retículo sarcoplasmáticoS: SarcómeroZ: Líneas o bandas ZI: banda IA: banda AH: banda HM: banda M
Los sarcómeros son de longitud uniformes (2,20-2,25 µm), unidos mecánicamente entre sí por las líneas Z.
Micrografía electrónica de músculo esquelético
MiofibrillasEstructuras constituidas por los filamentos gruesos y delgados, ínter digitados entre sí. Están dispuestas longitudinalmente a los largo del citoplasma. Constituyen el aparato contráctil del músculo; son el efector final del acoplamiento excitocontráctil o excitación-contracción.
Los filamentos gruesos y delgados están constituidos por las proteínas contráctiles: miosina, actina, troponina y tropomiosina.
Proteínas contráctiles
1.Miosina tipo II2.Actina3.Tropomiosina4.Troponinas
TnC
TnI
TnT
Filamentos GruesosTiene una longitud de 1,55 µm y está compuesto por la Miosina, molécula proteica compleja con forma de bastoncito, con una cola orientada hacia el centro del filamento y una cabeza globular flexible, que se proyecta fuera de él. La forma presente en el músculo es la Miosina II.
Tiene un peso molecular aproximado de 460.000 daltones.
La miosina II está formada por dos cadenas pesadas y cuatro livianas, dos de ellas fosforilables. Las cadenas livianas y las porciones N-terminales de las cadenas pesadas se combinan para formar las cabezas globulares.
Las moléculas de miosina se disponen de manera simétrica a ambos lados del centro de la sarcómera, disposición que crea las áreas claras de la zona H. La línea M se debe a un abultamiento central en cada uno de los filamentos gruesos. En estos puntos hay conexiones cruzadas que sostienen a los filamentos gruesos en las posiciones adecuadas
El Sarcómero. Las proteínas contráctiles se encuentran en hileras entrelazadas de filamentos gruesos y finos que se deslizan unos sobre otros durante la contracción y relajación.
Filamentos DelgadosTienen una longitud de 1 µm y se extienden desde las líneas Z hacia el centro del sarcómero. Estos filamentos son polímeros formados por tres proteínas: La Actina, la Tropomiosina y la Troponina.
Representación esquemática de la disposición de la Actina (círculos blancos), la Tropomiosina (Tm) y Troponina en el filamento delgado del músculo estriado.
La Actina
Proteína globular de PM 42 kDa. Las moléculas o monómeros de actina forman el cuerpo del filamento ordenándose en dos cadenas enroscadas entre sí helicoidalmente (Actina F).
La actina tiene dos propiedades biológicas fundamentales: 1) capacidad para interactuar con la miosina y 2) capacidad para activar la propiedad ATPasa de la miosina
La Tropomiosina (Tm)
Proteína filamentosa de PM 70 Kda.Se extiende a todo lo largo del filamento delgado en el hueco que crean, al enroscarse, las dos cadenas de actina, cubriendo los sitios de unión de la actina para la miosina
Una molécula de Tm se extiende sobre 7 de actina.
La Troponina
Proteína de 78 Kda formada por 3 subunidades: La Troponina T, la I y la C. Cada 7 moléculas de actina o una de Tm, existe una molécula de Troponina.
La Troponina T (PM 30 Kda) es la que une el complejo troponínico a la Tm.
La Troponina I (PM 30 Kda) se denomina así porque inhibe, junto con la Tm, la interacción de la actina y la miosina.Este complejo Troponina I-Tm constituye una proteína relajante.
La Troponina C (PM 18 kda) une Ca++. Al unirse el Ca++ a la subunidad C, la Troponina experimenta un cambio conformacional que obliga a la Tm a alejarse de su posición que cubre el sitio de unión de la actina con la miosina.
CICLO DEL PUENTE CRUZADOEn el músculo en reposo, la miosina no puede asociarse a la
actina debido a que los sitios de unión para las cabezas de miosina en las G-actina, están bloqueados por la tropomiosina. Al aumentar las concentraciones citosólicas de Ca , la subunidad TnC de la troponina une Ca, produciéndose un cambio conformacional de la molécula de troponina y el desplazamiento de la molécula de tropomiosina hacia la parte mas profunda de la hendidura de la hélice de actina. Como consecuencia los sitios, en la G-actina, capaces de interactuar con las cabezas de la miosina quedan libres.
1. Miosina unida a actina
3. La unión de ATP desplaza la miosina de la actina
5. La miosina con su act.ATPásica hidroliza el ATPconservando ambos productos, volviendo a su posición como muestra (cocked)
9. Cuando aumenta el Ca2+ citoplasmático, éste es captado por la TnC, desplazando a la Tm que bloqueaba a la actina, dejándola libre nuevamente.La miosina liberaun fosfato inorgánico,uniendose a la actina libre
5. Esta unión permite liberar el ADP unido a la Miosina provocando su contracción mostrada en “attached”
Sistema Sarcotubular
Representación esquemática del sistema sarcotubular, el cual está formado por el sistema T y un retículo sarcoplásmico. El sistema T de túbulos transversos corresponde a invaginaciones del Sarcolema a nivel de las bandas A e I de cada sarcómero, constituyendo una extensión del espacio extracelular.
El retículo sarcoplásmico (principal reservorio de Ca++ del músculo) presenta cisternas terminales ensanchadas en estrecho contacto con los túbulos T, en las uniones entre las bandas A e I, que ocupan un posición central con una cisterna de cada lado, formando una Tríada.
La función del sistema T es la transmisión rápida de los potenciales de acción hasta la triada para desencadenar la liberación de Ca++ desde el retículo sarcoplásmico (Acoplamiento Excitación-contracción), altamente concentrado en este organelo.
Transmisión neuromuscular
Placa Motora
1.- Músculo inervado por terminales nerviosas de neuronas de médula espinal.
2.- En el pto de inervación, el nervio pierde su vaina de mielina y se asocia a una región especializada para formar la placa motora
3.- Cada fibra musc. esquelética forma una sola placa motora
• Síntesis neurotransmisor
• Se abren canales de calcio
• Movimientos de vesículas (fusión membrana presináptica)
• Poro, liberación acetilcolina
• Acetilcolina se une a receptores nicotínicos que están en las crestas mb.postsináptica
• Formación del complejo, consecuencia: se abren canales ligando dependientes y entra sodio.
• Se produce una despolarización PPM (potencial local).
Etapas de la transmisión sináptica en la placa motora
Tipos de Contracción
Tipos de sacudidas musculares:
Si analizamos del rendimiento muscular según lasVariables; longitud, fuerza y tiempo, obtendremos dos tipos de contracciones:
•Sacudida muscular
•tétano incompleto
•tétano completo
• CONTRACCION ISOMETRICA: Se produce cuando al músculo se le aplica una carga mayor de la que puede levantar, por lo tanto el músculo produce una fuerza máxima y su longitud se mantiene constante.
• CONTRACCION ISOTONICA: En este caso el músculo iguala a la carga impuesta y, recién cuando ocurre esto, el músculo comienza a acortarse (un acortamiento isotónico).
