Download Figura 10.12 Ciclo de contracción

Universidad de Puerto Rico en Aguadilla
Departamento de Ciencias Naturales
Biol 3791 – Biología Humana III
Jesús Lee-Borges, PhD; José A. Cardé, PhD
Capítulo 10 – Sistema Muscular
Objetivos
• Describir la organización del músculo y las
características de las células del músculo esquelético.
• Identificar los componentes estructurales del
sarcómero.
• Resumir los eventos de la unión neuromuscular.
• Explicar los principales conceptos envueltos en la
contracción muscular y la producción de tensión.
Objetivos (continuación)
• Describir como las fibras musculares obtienen la
energía para la contracción.
• Distinguir entre la contracción aerobia y la anaerobia,
tipos de fibras musculares y desempeño muscular.
• Identificar las diferencias entre los músculos
esquelético, cardíaco y liso.
SECCIÓN 10-1
Tejido muscular y el Sistema Muscular
Funciones del músculo esquelético
• Produce el movimiento esqueletal
• Tendones y huesos
• Mantiene postura y posición corporal
• Tono muscular
• Provee soporte a los tejidos blandos
• Sostiene y protege: 6 pack
• Proteje entradas y salidas
• esfínteres
• Mantiene temperatura corporal
• 1ra ley de TD
• Almacenaje de nutrientes
• 1ra, 2da, 3ra fuentes de energía?
Tres tipos de músculos
• Esquelético – unido al hueso
• Cardíaco – encontrado en el corazón
• Visceral – reviste la pared de muchos órganos huecos
y vasos sanguíneos
• 3 Aspectos de clasificación
• Localización
• Microscopía
• Control
• …
SECCIÓN 10-2
Anatomía del músculo esquelético
Organización del tejido conjuntivo
• Tres capas de tejido conectivo:
• Epimisio: rodea al músculo: colageno/fascia:tc denso
• Separa el musculo de lo que lo rodea
• Perimisio reviste al conjunto de fibras musculares
(fascículo) - separa los fasciculos
• Abundante vascularizacion e inervacion
• Endomisio cubre fibras musculares individuales
• Vascularizacion, inervacion directa, celulas satelites
• Tendones y aponeurosis unen el músculo al hueso
• Suma de epi, peri, endo
PLAY
Animation: Gross anatomy of skeletal muscle
Figura 10.1 Organización del músculo esquelético
Organo: musculo
Tejidos:
-
Celulas:
Organulos
Macromoleculas
Figure 10.1
Fibras del músculo esquelético
• Sarcolema (membrana celular)
• Con potencial transmembranal
•
•
•
•
•
Sarcoplasma (citoplasma)
Retículo sarcoplásmico (RE modificado)
Túbulos T - conecta sarcoplasma con sarcolema
Miofibrillas - ayudan en la contracción
Tríada – un túbulo T intercalado entre sacos del
retículo sarcoplásmico
• Sarcómeros – arreglo regular de las miofibrillas
Figura 10.3 Estructura de la fibra del músculo
esquelético
Figure 10.3
Miofibrillas
• Filamentos finos y gruesos
• Actina
• Miosina
• Titina
• Se contraen
• Anclados a sarcolema interior
• Sarcolema exterior: fibras de colageno (tendones)
• Anclados a huesos
• PLT - si se acorta la miofibrilla: ..
• Organización regular
• Sarcómeros – arreglo regular de las miofibrillas a lo largo de
la fibra muscular
Reticulo Sarcoplasmico
• Complejo membranoso parecido al ER liso
• Forma red tubular rodeando cada miofibrilla
• Forma cisterna terminal a cada lado de un tubulo T
• Triada: Tubulo T con sus dos cisternas terminales
• Bombas de Ca+2 • Remocion de Ca+2 del sarcoplasma a RS
• Calsecuestrina • Liga Ca+2 en la cisternas terminales
• Mantener [Ca+2] sarcoplasmica baja
Sarcomeros I
• Unidad funcional del tejido muscular
• Organizacion de los miofilamentos en forma repetitiva a lo
largo de la miofibrilla (10,000/miofibrilla)
• Lugar de interaccion entre los filamentos finos y gruesos
• Contiene:
• Filamentos gruesos (miosina)
• Filamentos finos (actina)
• Proteinas estabilizadoras (titina)
• Proteinas reguladoras (troponina, tropomiosina)
• Patron de bandas (oscuras y claras) aparente dado por diferencias en
tamano, densidad y distribucion
Figura 10.4 Estructura del sarcómero, Parte I
Figure 10.4
Sarcomeros II
• Bandas A - Oscuras (anisotropicas) (dArk)
• Al centro del sarcomero; los filamentos gruesos y parte de los
finos
• Linea M - conecta parte central de los fg por proteinas
estabilizadoras de la linea M, estabiliza la posicion de los fg
• Zona H - region clara a cada lado de M en sarcomero relajado,
no contiene ff solo fg
• Zona de solapamiento - ff entre fg, cada fg rodeado por 3 fg,
cada fg rodeado por 6 ff
• Bandas I - Claras (isotropicas) (lIght)
Figura 10.5 Estructura del sarcómero, Parte II
Figure 10.5
Sarcomeros III
• Bandas I - Claras (isotropicas) (lIght)
• Contiene ff pero no fg
• Desde la banda A de un sarcomero hasta la banda A del
siguiente
• Lineas Z - marca limites entre sarcomeros adyacentes
• Contiene actininas: conectan ff de sarcomeros vecinos
• Desde estas lineas salen los ff hacia la linea M en la zona de
solape
• Titina - fibras elasticas desde fg hacia lugares en Z;
estabilizadora de las posiciones de ff y fg; resistencia a
estiramiento
• Triadas: en la zona de solapamiento= [Ca+2]
• Estrias; coneccion entre miofibrillas y filamentos intermedios con
porcion interna de sarcolema
Figura 10.6 Niveles de organización funcional en
la fibra del músculo esquelético
Figure 10.6
Filamentos finos
• 6 nm x 1 um, 4 proteinas
• Actina-F - hebra enrollada de dos filas de G actina,
globular,
• Nebulina - hebra que se extiende a lo largo de ActF
entre las G y las mantiene unidas.
• G - tiene sitio activo para miosina
• Tropomiosina
• Cubre el sitio activo en la actina-G, previen interaccion entre
actina y miosina
• Troponina - 3 subU globulares
• 1 con Tropom, otra con G, liga Ca+2
• Se une a la actina-G y mantiene a la tropomiosina en su lugar
Filamentos gruesos
• Fibras de miosina alrededor de un centro de titina
• 12 nm x 1.6 um, dos subU enrrolladas entre si
• Moléculas de miosina poseen una cola alargada (hacia M) con
una cabeza globular
• Las cabezas forman los puentes cruzados durante la
contracción muscular con los ff
• La interacción entre la actina-G y la miosina es evitado por la
tropomiosina durante el descanso
• Titina - centro en los gruesos, estira y recoil
Figura 10.7 Filamentos finos y gruesos
Figure 10.7
Teoría del filamento deslizante
• Explica la relación entre los filamentos finos y gruesos
durante la contracción muscular
• Procesos ciclicos comienzan con la liberación de
Calcio del reticulo sarcoplasmatico
• Calcio se una a la troponina
• La troponina se mueve, moviendo a la tropomiosina y
exponiendo el sitio activo en la actina
• La cabeza de miosina forma un puente cruzado y se dobla
hacia la zona H
• El ATP permite la liberación del puente cruzado
Figure 10.8 Cambios en la apariencia del
sarcómero durante la contracción de la fibra
muscular
PLAY
Animation: Sliding filament theory
Figure 10.8
Quiz – 10/8/07-Paree las letras con las figuras
1_______________
a) líneas Z se acercan
b) Zona H mas grande
c) Zona de solape aumenta
d) relajamiento
2________________
e) banda I mas grande
f) Zona de solape reducida
g) Zona H reducida
h) contracción
i) líneas Z se alejan
Figura 10.9 Contracción en el músculo
esquelético
Tensión - halón,
contracción
Mueve el objeto hacia el
origen de la tensión
vs Resistencia vs
Compresión - empujón,
Mueve el objeto
alejándose del origen
Músculos generan?____
Figure 10.9
Inervación: Control Actividad Muscular
• Control Neural - unión neuro-muscular (mioneural)
• Terminal sináptico (terminal de ramificaciones
neuronales)
• Ach - neurotransmisor
• Hendidura sináptica - espacio entre el terminal y la
sarcolema
• Placa Terminal Motora - superficie con receptores
• AchE - degrada Ach
Inervación: Control Actividad Muscular
• Paso 1 - Llega potencial de acción - impulso eléctrico
• Es un cambio en el potencial transmembranal
• Paso 2 - Liberación de Ach
• Cambio en permeabilidad - exocitosis de vesículas de Ach
• Paso 3 - Unión de Ach en la placa terminal motora
• Receptores, cambio en permeabilidad a Na+, hacia el interior
• Paso 4- Potencial de Acción en el sarcolema
• Placa > sarcolema > tubo T >
• Paso 5- Retorno
• AChE vs Ach
Figura 10.10 Inervación del músculo esquelético
Figure 10.10a, b
Figura 10.10 Inervación del músculo esquelético
PLAY
Animation: Neuromuscular junction
Figure 10.10c
Exitación-Contracción: Acoplamiento
• Conección entre la generación de un potencial de
acción en el sarcolema y el comienzo de una
contracción muscular
• Ocurre en las tríadas
• Implica liberación de Ca2+ de las cisternas del RS
(cambio en permeabilidad)
• Directo sobre zona solapamiento
• Troponina - cerradura
• Ca2+ - llave
• Tropomiosina ?
Figura 10.12 Ciclo de contracción
Ca+2 se une a troponina . . .
Comienza el ciclo
Miosina - ATPasa - energizada
ATP --> ADP + P
1) Exposición de sitios activos (Ca+2)
2) Formación Puentes Cruzados
(miosina y actina)
3) Pivote de Cabezas de Miosina (hacia
la línea M, energizadas)
4) Separación Puentes Cruzados (por
llegada de ATP)
5) Reactivación de Miosina (ATP-->
ADP + P; otra vez)
Figure 10.12
Figura 10.12 Ciclo de contracción
Figure 10.12
Figura 10.12 Ciclo de contracción
Figure 10.12
Figura 10.12 Ciclo de contracción
Figure 10.12
SECCIÓN 10-3
La contracción del músculo esquelético
Tensión
• Se produce cuando los músculos se contraen
• Serie de pasos que comienza con la excitación en la
unión neuromuscular
• Liberación de Calcio
• Interacción entre los filamentos gruesos/finos
• Contracción de la fibra muscular
• Tensión
Control de la actividad del músculo esquelético
ocurre en la unión neuromuscular
• El potencial de acción llega al terminal sináptico de la
neurona
• ACh es liberada en la hendidura sináptica
• ACh se una a los receptores en la membrana post
sináptica
• Potencial de acción en el sarcolema
• PA en ________________resulta en PA en ______________
Excitación/contracción
• El potencial de acción a través de los túbulos T
estimula la liberacion de calcio del retículo
sarcoplasmático
• Inicia el ciclo de contracción
• Unión
• Movimiento
• Liberación
• Relajación
Relajación
• La acetilcolinesterasa degrada la ACh
• Limita la duración de la contracción
Pasos en la contracción del músculo esquelético
SECCIÓN 10-4
Producción de tensión
Producción de tensión por las fibras musculares
• Principio del todo o nada
• La tensión depende en el número de puentes cruzados
que se formen
Figura 10.13 Efecto del largo del sarcómero
sobre la tensión
Figure 10.13
Tipos de contracciones
• Contracción espasmódica
• Ciclo de contracción, relajación producida por un solo
estimulo
• “Treppe” fenomeno de escalera
• Estimulos repetidos despues que la fase de relajación se ha
completado
Efecto de estimulos repetidos
• Estimulos repetidos antes que la fase de relajación se
haya completado
• Suma de ondas = un espasmo se le añade a otro
• Tétanos incompleto = el músculo nunca se relaja por
completo
• Tétanos completo = la fase de relajación se eliminina
Figura 10.15 Efectos de estimulos repetidos
Figure 10.15
Figura 10.14 El espasmo y el desarrollo de
tensión
Figure 10.14
Unidad motora
• Unidades motoras
• Todos las fibras musculares que son inervadas por una
neurona
• Control preciso del movimiento es determinado por el número
y tamaño de la unidad motora
• Tono muscular
• Estabiliza los huesos y las articulaciones
Figura 10.17 Arreglo de la unidad motora en el
músculo esquelético
Figure 10.17
Contracciones
• Isométricas
• Tensión aumenta, largo del músculo se mantiene constante
• Isotónicas
• Tensión permanece igual, largo del músculo cambia
• La resistencia y la velocidad de contracción estan
inversamente relacionadas
• Retorno al largo de reposo se debe a los componentes
elasticos, contracción de grupos de músculos
antagonistas y la gravedad
PLAY
Animation: Whole Muscle Contraction
Figura 10.18 Contracciones isotónicas e isométricas
Figure 10.18
Figura 10.19 Resistencia y velocidad de la
contracción
PLAY
Animation: Skeletal muscle contraction
Figure 10.19
Contracción muscular requiere grandes
cantidades de energía
• Creatina fosfato libera energía almacenada para
convertir ADP en ATP
• El metabolismo aerobio provee la mayoría del ATP
necesario para la contracción
• En el pico de actividad, la glucólisis anaerobia es
necesaria para generar ATP
Figura 10.20 Metabolismo muscular
Figure 10.20
Figura 10.20 Metabolismo muscular
Figure 10.20
Uso de energía y los niveles de actividad muscular
• Producción de energía y su uso son reflejos de la
actividad muscular
• Músculos fatigados pierden la capacidad de
contracción
• Aumento en el ácido lactico
• Se terminan fuentes de energía
Periodo de recuperación
• Comienza inmediatamente despues que la actividad
termina
• Deuda de oxígeno (consumo de oxígeno excesivo
despues del ejercicio)
• Cantidad de oxígeno requerido durante el periodo de reposo
para reponer el músculo a su condición normal
Acondicionamiento fisico
• Resistencia anaerobia
• El tiempo a través del cual las contracciones musculares
pueden ser sostenidas por glucolisis y reservas de ATP/CP
• Resistencia aerobia
• El tiempo a través del cual el músculo puede continuar de
contraerse mientras es mantenido por la actividad de los
mitocondrios
PLAY
Animation: Muscle fatigue
Tipos de fibras del músculo esquelético
• Fibras rapidas
• Fibras lentas
• Fibras intermedias
Figura 10.21 Fibras rapidas versus lentas
Figure 10.21
Fibras rápidas
• Diámetro mas grande
• Contienen miofibrillas agrupadas densamente
• Relativamente pocos mitocondrios
• Producen contracciones rapidas, poderosas y de corta
duración
Fibras lentas
• Mitad del diámetro que las fibras rapidas
• Se tardan tres veces mas tiempo para contraerse
despues del estimulo
• Mitocondrios abundantes
• Red extensa de capilares
• Alta concentración de mioglobina
• Se puede contraer por largos periodos de tiempo
Fibras intermedias
• Similar a las fibras rapidas
• Mayor resistencia a la fatiga
Comparación entre los tipos de fibras musculares
Rendimiento muscular y la distribución de fibras
musculares
• Músculos palidos dominados por fibras rapidas se
llaman músculos blancos
• Músculos oscuros dominados por fibras lentas y
mioglobina se llaman músculos rojos
• Entrenamiento puede llevar a la hipertrofia del
músculo estimulado
SECCIÓN 10-7
Tejido muscular cardíaco
Características estructurales del músculo cardíaco
• Encontrado solo en el corazón
• Células musculares cardíacas son pequeñas
• Un núcleo localizado en el centro
• Túbulo T cortos y anchos
• Dependen del metabolismo aerobio
• Discos intercalados donde las membranas se unen una
con otra
Figura 10.22 Tejido muscular cardíaco
Figure 10.22
Características funcionales del tejido muscular
cardíaco
• Estimulacion intrinseca
• Contracciones mas duraderas que la del músculo
esquelético
• No exhiben suma de ondas
• Contracciones tetanicas no son posible
SECCIÓN 10-8
Tejido muscular liso
Características estructurales del músculo liso
• No estriado
• No poseen sarcómeros
• Filamentos finos anclados a cuerpos densos
• Involuntarios
Figura 10.23 Tejido muscular liso
Figure 10.23
Comparación entre los diferentes tejidos musculares
Desbalances homeostaticos
• Lesiones musculares
• Distensión
• Miositis
• Fibromiositis
• Calambres
• Contusión
• Infecciones musculares
• Distrofia muscular
• Miastenia gravis
• Hernias
Distensión muscular
Distrofia muscular
•
Muscular dystrophy may result when muscle cells lose their ability to repair everyday wear and tear on
their membranes. Normally, when a cell membrane is damaged, intracellular vesicles travel to the site of
injury where they form a kind of protective patch. Dysferlin, which binds the annexins, may help guide the
vesicle patch to the site of injury. Defects in dysferlin, which have been found in people with some forms
of muscular dystrophy, could therefore lead to disease by preventing injury repair.
Al finalizar debe estar familiarizado con:
• La organización del músculo y las características de las células
del músculo esquelético.
• Los componentes estructurales del sarcómero.
• Los eventos de la unión neuromuscular.
• Los principales conceptos envueltos en la contracción muscular
y la producción de tensión.
• Como las fibras musculares obtienen la energía para la
contracción.
• La contracción aerobia y la anaerobia, tipos de fibras
musculares y desempeño muscular.
• Las diferencias entre los músculos esquelétivo, cardiaco y liso.