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FISIOLOGIA I
TEMA NUMERO 11
CONTRACCION MUSCULAR
PROFESOR: Gregorio Tiskow, Ph.Sc.
E-mail: [email protected]
U.C.L.A. Barquisimeto, Venezuela
Tipos de Músculos
MUSCULO ESQUELÉTICO
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 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.
Características Fibras Musculares
Tipos de Fibras Musculares
• Fibras Musculares Estriadas:
Cardiacas
Esqueléticas
• Fibras Musculares Lisas
Fibra Muscular Esquelética
CELULAS ALARGADAS-CILINDRICAS
MULTINUCLEADA
FIBRA ESTRIADA
SUJETA A CONTROL VOLUNTARIO
PRODUCEN CONTRACCIONES
RAPIDAS
MUSCULO ESQUELETICO
Fibra Muscular
MUSCULO ESQUELÉTICO
ESTRUCTURA
Músculo: formado por
fascículos musculares
Fascículo muscular:grupo de fibras musculares
Fibra muscular: célula multinucleada en cuyo
citoplasma se hallan numerosas miofibrillas
Miofibrilla: haces cilíndricos formados por
filamentos de miosina (filamentos gruesos) y de
actina (filamentos delgados)
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
anátomofuncional 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
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
Línea Z
Línea M
SARCÓMERO
Línea Z
Sarcómero
Bandas I
Banda A
Sarcómero
El Sarcómero
Línea M
Banda I
Zona H
Sarcómero
Retículo Sarcoplásmico y Túbulos T
El Sarcómero
Filamentos Gruesos
• Comprenden una proteína de peso molecular
alto: LA 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:
• ACTINA
• TROPOMIOSINA
• TROPONINA
CONTRACTIL
REGULADORAS
Filamentos Delgados
Troponina
ACTINA
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 contracción:
Acoplamiento Excitación-Contracción
• Papel 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
¿Qué hace que los filamentos de actina se deslicen hacia dentro?
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
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
TRANSVERSOS de MIOSINA:
Al ser estimulado un músculo, las cabezas de
miosina se unen a la actina formando los
puentes cruzados: 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
Papel del Calcio
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.
Ciclo del puente transverso de miosina
ATP unido a la cabeza
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
Hidrólisis del ATP
Ello causa la liberación de Pi y ADP por la ATPasa de la cabeza de miosina.
Ciclo del puente transverso de miosina
10 nm
Golpe Activo
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
Enlazamiento del ATP
Ciclo del puente transverso de miosina
Separación de la cabeza
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
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.
Secuencia contracción: resumen
Regulación de la Contracción
• Para contraerse un músculo debe:
UNA SACUDIDA MUSCULAR SIMPLE
Cortesía 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
Causas:
Cortesía Prof. C. García
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.
Sistema de Palanca-Kinesiología