Tema 1.5: Contracción Muscular.

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1 Tema 1.5: Contracción Muscular.
Dra.Mildrey Rodriguez Amador

2 Tejido muscular: efectores con acción mecánica o motora
Formado por células excitables y contráctiles. Tipos: - Esquelético, unido a los huesos: responsable del movimiento coordinado y voluntario - Liso de las paredes de las vísceras (estómago, intestino, vasos sanguíneos…): involuntario - Cardiaco: estriado e involuntario El 40% del cuerpo es músculo esquelético, y otro 10% es liso y cardiaco Los principios básicos de excitación y contracción son aplicables a los tres.

3 Palabras importantes Membrana Celular Sarcolema Citoplasma Sarcoplasma
Retículo endoplasmático Retículo sarcoplásmico Mitocondria Sarcosoma

4 CARACTERÍSTICAS DEL MÚSCULO
EPIMISIO PERIMISIO ENDOMISIO El músculo está recubierto por una membrana llamada epimisio y está formado por fascículos. Los fascículos a su vez, están recubiertos por una membrana llamada perimisio y están formados por fibras muscularesLa fibra muscular está recubierta por una membrana llamada endomisio y está compuesto por miofibrillas. La fibra muscular es una célula con varios núcleos y tiene la estructura similar a la de cualquier otra :

5 Sarcoplasma=parte liquida (gelatinosa) de las fibras musculares.
Sarcolema = membrana plasmática Retículo sarcoplásmico = retículo endoplasmático especializado a modo de cisternas donde se almacena Ca2+ : su concentración es muy baja en el citoplasma. Túbulos T = invaginaciones del sarcolema hacia el interior celular que hacen llegar el potencial de acción a toda la fibra muscular El sarcoplasma representa la parte líquida (gelatinosa) de las  fibras musculares.  Llena los espacios existentes entre las miofibrillas.  Equivale al citoplasma de una célula común.  Se encuentra constituido de los organelas celulares (las mitocondrias, aparato de Golgi, liposomas, entre otras), glucógeno, proteínas,  grasas, minerales (potasio, magnesio, fosfato), enzimas,  mioglobina, entre otros. Los túbulos T, son extensiones del sarcolema que pasan lateralmente a través de la fibra muscular.  Se encuentran interconectados (entre miofibrillas).  Sirven de vía para la transmisión nerviosa (recibido por el sarcolema) hacia las miofibrillas, permiten que la onda de depolarización pase con rapidez a la fibra o célula muscular, de manera que se puedan activar las miofibrillas que se encuentran localizadas profundamente.  Además, los túbulos T representan el camino para el transporte de líquidos extracelulares (glucosa, oxígeno, iones..) Retículo sarcoplasmático: son una compleja red longitudinal de túbulos o canales membranosos.  Corren paralelos a las miofibrillas (y sus miofilamentos) y dan vueltas alrededor de ellas.  Esta red tubular comunmente se extienden a través de toda la longitud del sarcómero y están cerrados en cada uno de sus extremos.  Sirve como depósito para el calcio, el cual es esencial para la contracción muscular.  La magnitud de su estructura es de gran importancia para producir contracción rápida. La unidad funcional más pequeña está en la miofibrillas, son los sarcómeros, estructuras que se forman entre dos lineas “z” consecutivas. El sarcómero contiene los filamentos de actina y miosina. La actina es el filamento fino y la miosina el grueso. Cada filamento de miosina está rodeado de 6 miofilamentos finos.

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7 Músculo esquelético: características
Banda A: filamentos de miosina solapados con los de actina Banda I: filamentos de actina que parten del disco Z Banda H: filamentos de miosina sin solapamiento con los de actina Características fibra (célula) muscular: - Membrana plasmática = sarcolema Multinucleada Retículo endoplásmico muy desarrollado (= sarcoplásmico) Gran cantidad de mitocondrias Podemos observar como al microscopio se ven unas bandas claras denominadas bandas I y unas bandas oscuras denominadas bandas A. Al microscopio electrónico en la parte media de las bandas I se observan unas líneas oscuras denominadas discos Z. El origen de las bandas radica en 2 tipos de filamentos unos gruesos, son los filamentos de miosina y dan lugar a la banda A y unos finos, filamentos de actina que dan lugar a la banda clara I. Detalladamente, desde el disco Z, el cual cruza toda la miofibrilla y también cruza de una miofibrilla a otra, parten filamentos de actina en ambas direcciones dando lugar a unas bandas claras. Estos filamentos de actina se intercalan y se solapan con los de miosina, dando lugar a las bandas oscuras A. Las regiones centrales más claras de las bandas A se denominan bandas H (de Helle, palabra alemana que significa brillante), así pues las banda H sólo contienen filamentos gruesos de miosina sin solapamiento con los filamentos finos. Cuando sólo hay miosina se recupera la apariencia clara hasta la región central de la miosina, lugar donde se establecen puentes entre las miosinas. Este aspecto estriado es típico tanto de músculo esquelético como de músculo cardíaco. La porción de la miofibrilla localizada entre dos discos Z se denomina sarcómero. Para no inducir a error se muestra, además de la visión lateral, una visión tridimensional de la miofibrilla. En cada miofibrilla existen numerosos sarcómeros fuera del plano de corte y de esta forma podemos observar los discos Z y que los filamentos finos que atraviesan estos discos Z rodean a los filamentos gruesos con una disposición hexagonal. Hacia el final del tema estudiaremos las características de la inervación muscular. Aquí únicamente me gustaría recalcar que cada fibra muscular estriada recibe una única terminación axónica procedente de una neurona motora somática. (DEFINIR CONCRETAMENTE UNIDAD MOTORA).

8 El filamento delgado está compuesto por actina, que es de forma globular y se agrupo formando dos cadenas; la tropomiosina, que es en forma de tubo y se enrolla sobre las cadenas de actina y la troponina, que se une a la cadena de actina y tropomiosina a intervalos regulares. El filamento grueso está formado por 200 moléculas de miosina, cuya forma tiene dos partes, dos colas de proteínas enrolladas y en sus extremos las cabezas de miosina que realizarán los puentes cruzados. El sarcómero : representa la unidad funcional básica (más pequeña) de una miofibrilla.  Son las estructuras que se forman entre dos membranas Z consecutivas.  Contiene los filamentos de actina y miosina (formada por una banda A y media banda I en cada extremo de la banda A).  Un conjunto de sarcómeros forman una miofibrilla.   Los componentes del sarcómero (entre las líneas Z) son,  la Banda I (zona clara), Banda A (zona oscura), Zona H (en el medio de la Banda A), el resto de la Banda A y una segunda Banda I. Estas bandas corresponden a la disposición y solapamiento de los filamentos.

9 Filamentos contráctiles: miosina
Filamentos gruesos compuestos por múltiples moléculas de miosina (200 o más). Formada por 2 cadenas pesadas formando una doble hélice (cola de la molécula de miosina) y 4 cadenas ligeras (cabeza de miosina). La cabeza está separada de la hélice mediante un brazo flexible. El conjunto cabeza-brazo se llama puente cruzado y participa directamente en la contracción. La cabeza de miosina posee actividad ATPasa y puede unirse a la actina. Los filamentos de miosina están compuestos por múltiples moléculas de miosina. Estas moléculas interaccionan con por uno de sus lados con los filamentos de actina. La molécula de miosina está formada por seis cadenas polipeptídicas, 2 cadenas pesadas de y cuatro cadenas ligeras de Las dos pesadas se enrollan en espiral para formar una doble hélice, denominada cola de la molécula de miosina. Un extremo de cada una de esas cadenas esta plegado en una estructura polipeptídica globulosa denominado cabeza de miosina. Así existen dos cabezas libres situadas una al lado de la otra en un extremo de la cadena de miosina. En estas cabezas se localizan las cadenas ligeras, 2 por cada cabeza y ayudan a controlar la función de la cabeza durante la contracción muscular. Un filamento de miosina está constituido por 200 o mas moléculas individuales de miosina, en la diapositiva se observa como se agrupan para formar el cuerpo del filamento. Cada cabeza se encuentra separada de la porción de hélice mediante un brazo. Al conjunto cabeza-brazo se le denomina puente cruzado. El puente cruzado es flexible y participa directamente en el proceso real de contracción. Se puede observar como en el centro de la fibra no existen cabezas de puente cruzado ya que se extienden alejándose de el centro. Además la fibra de miosina se retuerce sobre sí misma, de modo que cada par sucesivo de puentes cruzados está desplazado axialmente del conjunto previo en 120grados. Así se asegura que los puentes cruzados se extiendan en todas las direcciones alrededor del filamento. Otra característica de la cabeza de miosina es su actividad ATPasa, esencial como veremos para la contracción muscular.

10 Filamentos contráctiles: actina
Filamentos finos constituidos por: doble hebra de actina, tropomiosina y troponina. La tropomiosina se enrolla en espiral alrededor de la actina. En reposo impide atracción entre los filamentos de actina y de miosina. La troponina se une a los lados de la tropomiosina. La troponina I posee gran afinidad por la actina, la T por la tropomiosina y la C por el calcio. Filamento de actina está constituido por actina, tropomiosina y troponina. Una doble hebra de filamento de actina se enrolla sobre sí misma en una hélice. Cada filamento de esta actina F de la doble hélice está compuesta por actina G polimerizada. Unida a cada una de las moléculas de actina G se encuentra una molécula de ADP. Se cree que estas moléculas de ADP son los sitios activos de los filamentos de actina con los que interactúan los puentes cruzados de los filamentos de miosina para producir la contracción muscular. Las moléculas de tropomiosina se enrollan en espiral alrededor de los lados de la hélice de actina F. En estado de reposo las moléculas de tropomiosina descansan sobre los sitios activos de las hebras de actina, por lo que no puede haber atracción entre los filamentos de actina y de miosina para producir la contracción. La troponina se encuentra unida a los lados de las moléculas de tropomiosina. En realidad son complejos de tres subunidades proteicas unidas de forma laxa, cada una de las cuales tiene un papel específico en el control de la contracción muscular. La troponina I posee gran afinidad por la actina, la T por la tropomiosina y la C por los iones calcio. Se cree que este complejo une la tropomiosina a la actina, y que la fuerte afinidad de la troponina por los iones calcio inicia el proceso de contracción. La relación lado a lado que existe entre los filamentos de actina y miosina no es fácil de mantener. Esto se logra mediante la acción de un gran número de moléculas filamentosas de una proteína llamada titina. La proteína titina es una de las proteínas más grandes del organismo (tiene un PM de ). Debido a su naturaleza filamentosa es una proteína muy elástica por lo que actúa como armazón que reviste los filamentos de actina y miosina para construir la maquinaria contráctil de trabajo del sarcómero.

11 Contracción muscular = Disminución en la longitud de los sarcómeros y por tanto de las fibras musculares. Las bandas A no varían, mientras que las bandas I se estrechan. La contracción muscular produce una disminución en la longitud de sus fibras individuales. Este acortamiento se debe a la disminución de tamaño en las miofobrillas que por su parte está causada por la disminución en la distancia entre cada dos discos Z. En esta aproximación entre los discos Z, las bandas A no presentan un acortamiento, sino que se muestra una aproximación entre las bandas A y que las bandas I, que representan la distancia entre las bandas A de los sarcómeros, disminuyen de longitud. De todos modos y aunque se muestre una disminución de su longitud no se produce un acortamiento de la banda I. Podemos observar como el acortamiento de los sarcómeros se debe al deslizamiento de los filamentos finos sobre y entre los filamentos gruesos.

12 PASOS DE LA CONTRACCIÓN MUSCULAR
Liberación de acetilcolina al espacio sináptico. El neurotransmisor (acetilcolina) se une a los receptores de la placa motora. La unión del neurotransmisor-receptor genera el ingreso de iones Na+, principalmente.

13 Se desencadena un potencial de acción muscular que se conduce a lo largo de la membrana de la fibra muscular (sarcolema), y determina la liberación de calcio. Liberación de calcio que se encuentra almacenado en el retículo sarcoplásmico.

14 6. El calcio liberado al citoplasma de la fibra muscular (sarcoplasma), produce el desplazamiento de los delgados filamentos de actina y la consecuente contracción muscular.

15 Bombas de transporte activo de calcio devuelven este ión desde el sarcoplasma al retículo sarcoplásmico, y se suspende la interacción entre actina y miosina. El músculo se relaja.

16 Cuando el impulso nervioso llega a la unión neuromuscular, ésta libera una sustancia llamada Acetilcolina.

17 Mecanismo de la contracción muscular
El _________ se une a la ____________, lo que provoca un cambio en su conformación. La ___________ desplaza a la ______________, exponiendo los sitios de unión a la miosina en los filamentos de actina. calcio troponina troponina tropomiosina

18 Mecanismo de la contracción muscular
ATP El ______ se descompone en ADP y fosfato (Pi). Las cabezas de miosinas, que poseen ADP y Pi , se unen a los sitios activo de la actina, formando un __________________. puente transversal.

19 Mecanismo de la contracción muscular
el ADP El fosfato y ________ se liberan y provocan que la miosina experimente un cambio de conformación.

20 Mecanismo de la contracción muscular
flexiona La miosina se ___________ unos 45° y los filamentos de actina son _________ hacia el centro del sarcómero. tirados

21 Mecanismo de la contracción muscular
El complejo _______________ une a un nuevo _____, y la miosina se desprende de la actina. actina- miosina ATP cabeza de miosina El ATP debe unirse a la ________________________ antes de que el ____________________ pueda desprenderse de la actina e iniciar un nuevo ciclo. Esta serie de movimientos progresivos tiran de los ____________________ hacia el centro del _____________. Cuando varios sarcómeros se contraen simultáneamente, se produce la contracción del músculo en su conjunto. puente transversal filamentos delgados sarcómero

22 Contracción muscular( Presentacion)

23 ACTIVIDAD PRACTICA NO.4 Elaborar un cuadro comparativo donde se analice las principales diferencias existentes entre (FIBRAS MUSCULARES RAPIDA Y FIBRAS MUSCULARES LENTAS). Explique las causas fisiologicas que determinan la FATIGA MUSCULAR. A que llamamos?-----HIPERTROFIA MUSCULAR -----ATROFIA MUSCULAR Explique el proceso de: Rigidez Cadaverica.