Citoesqueleto y Microfilamentos

Presentación del tema: "Citoesqueleto y Microfilamentos"— Transcripción de la presentación:

1 Citoesqueleto y Microfilamentos

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 Apariencia microscópica del músculo estriado
Músculos estriado esquelético Músculo estriado cardíaco Fibras del músculo liso

4 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.

5 Músculo esquelético: características
Tejido muscular estriado rodeado de una vaina de tejido conectivo (epimisio) que lo inserta en los huesos (tendones). El músculo se divide en fascículos, y estos en fibras rodeadas de membrana plasmática con centenares o miles de miofibrillas que contienen los filamentos contráctiles (actina y miosina). Las estrías se deben a la disposición organizada de filamentos gruesos (miosina) y finos (actina). El sarcómero es la unidad contráctil del músculo esquelético. Estructura del músculo esquelético El tejido conjuntivo de los tendones rodea al músculo en una vaina llamada epimisio. Esta cubierta externa se extiende hacia el interior y divide al músculo en fascículos o columnas, de forma que cada uno de esos fascículos se encuentra rodeado por su propia vaina de conjuntivo denominadas perimisio. La disección de un fascículo muscular nos revela que se encuentra constituido por numerosas fibras musculares o miofibrillas. Cada miofibrilla está rodeada por una membrana celular denominada sarcolema que a su vez está recubierta por una fina capa de conjuntivo llamada endomisio. De esta forma es muy fácil recordar la estructura de músculo como si fuera la célula muscular un cigarrillo que sed encuentra en un paquete de cigarros que a su vez se guarda en un cartón. Las células musculares poseen los mismos orgánulos que el resto de células del organismo, sin embargo poseen una diferencia respecto la mayoría de células del cuerpo. Son multinucleadas. Esta estructura se debe a que cada fibra muscular está formada por la unión de varios mioblastos embrionarios. Otra característica notable de las fibras musculares esqueléticas es su aspecto estriado al microscopio.

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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 Estructura del sarcómero
Filamentos gruesos de miosina Filamentos delgados de actina Disco Z Titina Nebulina Línea M Bandas A (anisótropas) oscuras Bandas I (isótropas) claras

9 Estructura del sarcómero
Dicos Z Tropomodulina Dicos Z Línea M Miosina (fil. Gruesos) Titina Nebulina Filamentos delgados Actina Banda A Banda I

10 Proteínas accesorias para mantener la estructura del sarcómero
Disco Z Titina Nebulina La orientación de los filamentos gruesos y delgados es una organización ideal para la contracción,

11 Disco Z Funciones: Sirve de anclaje a los filamentos delgados, está unido al extremo + del filamento, Formado por las proteínas: Cap Z: evitan el alargamiento y despolimerización de los filamentos, haciéndolos estables a-actinina: mantiene los filamentos de actina unidos al disco Z, es una proteína de entrecruzamiento

12 TITINA Titina: Proteína muy grande y fibrosa(3000kDa), se extiende desde la línea M hasta el disco Z Mantiene a los filamentos de miosina centrados dentro del sarcómero, actuando como una banda elástica que mantiene a los filamentos en su orientación apropiada Nebulina: Proteína grande y fibrosa Se asocia a los filamentos de actina, regulando su longitud

13 Proteínas accesorias para mantener la estructura del sarcómero
Actina Nebulina Disco Z Miosina Titina Línea M

14 Modelo de deslizamiento de los filamentos
La amplitud de la banda A no varía, pero sí se acortan las bandas I de cada sarcómero Esto se explica porque los filamentos de actina se deslizan uno sobre otro La miosina es el motor que se une al filamento de actina y los mueve Banda I Banda A Banda I

15 Disposición de actina y miosina
Cabezas globulares de miosina Disco Z Actina Filamento grueso de miosina Línea M Extremo + Extremo - Extremo - Extremo +

16 Contracción muscular Disminución en la longitud de las fibras individuales. Disminución en la distancia entre los discos Z sin acortamiento de las bandas A. Las bandas I disminuyen de longitud. La disminución de longitud del sarcómero se debe al deslizamiento de los filamentos finos sobre y entre los filamentos gruesos. 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.

17 Contracción muscular Troponina y tropomiosina regulan la unión de los puentes actina-miosina. En reposo, la tropomiosina bloquea la unión de los puentes cruzados a la actina. El desplazamiento de la tropomiosina requiere la interacción de la troponina con Ca2+ liberado por el RS. Este desplazamiento muestra los puntos activos de la actina. La ATPasa de la miosina hidroliza el ATP a ADP y Pi, que se mantienen unidos a la cabeza. Puentes cruzados de miosina se unen a las moléculas de actina. Las cabezas de miosina se inclinan al liberar el Pi, provocando el deslizamiento sobre la actina (golpe de fuerza). El ADP ha de ser sustituido por un nuevo ATP para que la cabeza se separe de la actina Una vez finalizado el estímulo nervioso bombas de Ca2+ devuelven el catión al RS. Al separar El Ca2+ la tropomiosina vuelve a su sitio cubriendo los puntos activos de la actina: relajación Este mecanismo de deslizamiento que se da en la contracción muscular se debe a la acción de los puentes cruzados que se proyectan desde la miosina hacia la actina. Como ya hemos indicado estos puentes cruzados se extienden desde el eje de los filamentos gruesos formando unos brazos que finalizan en las cabezas globulares. Recordar que cada miosina presenta dos cabezas globulares que sirven como puentes cruzados y que la orientación de las cabezas de miosina a cada lado de un sarcómero es opuesta a la de las cabezas del otro lado de manera que cuando las cabezas de miosina establecen puentes cruzados con la actina de cada lado del sarcómero tiran de la actina de cada lado hacia el centro. Se ha observado como la presencia de un filamento de actina pura, sin la presencia del complejo troponina-tropomiosina, se une de forma instantánea y fuertemente con las cabezas de las moléculas de miosina en presencia de iones magnesio y de ATP (ambos abundantes en la miofibrilla). Si a este filamento se le añade el complejo troponina-tropomiosina, esta unión no tiene lugar. Por lo que se cree que los sitios activos de unión de la actina normal en músculo relajado están inhibidos o recubiertos físicamente por el complejo troponina-tropomiosina. Por ello, en el músculo relajado, los sitios no se pueden unir a las cabezas de los filamentos de miosina para producir la contracción. Cada cabeza globular de miosina de un puente cruzado contiene un lugar de unión a ATP asociado de manera estrecha al lugar de unión a la actina. La actividad ATPasa de las cabezas de miosina activa a las misma mediante la degradación del ATP. El ADP y Pi generado quedan unidos a las cabezas de miosina hasta que se han unido a los sitios activos de unión de la actina. Cuando se establece el puente cruzado se libera el Pi y se produce una modificación de la configuración de la proteína de miosina causando un golpe de fuerza que tira de los filamentos finos hacia el centro de las bandas A. El ADP se libera cuando los puentes cruzados unen otra molécula de ATP al final del golpe de fuerza. La liberación de ADP por la unión de ATP es necesaria para que se rompa la unión establecida entre la actina y la miosina al final del golpe de fuerza. LA hidrólisis de esta molécula de ATP por la actividad ATPasa de la cabeza de miosina la activará de nuevo. Es muy importante el hecho que antes de que el puente cruzado se pueda unir a la actina la molécula de ATP debe ser hidrolizada y que para que el puente cruzado se libere de la actina debe unirse otra nueva molécula de ATP. Por ejemplo, en el caso de la rigidez cadavérica, tiene lugar debido a la ausencia de ATP cuando muere el músculo. Sin ATP, el ADP queda unido a los puentes cruzados y estos permanecen estrechamente unidos a la actina. Los puentes cruzados son muy cortos, por ello un único ciclo de contracción con golpe de fuerza de todos los puentes cruzados del músculo, sólo lo acorta en un 1% respecto a la situación de reposo. Sin embargo se ha observado como los músculos pueden llegar a presentar un acortamiento del 60%, por lo tanto es obvio que se debe repetir muchas veces los ciclos de contracción. Así que los puentes cruzados se separan de la aactina al final del golpe de fuerza, vuelven a presentar su conveniente orientación de reposo y se vuelven a unir a la actina para repetir el ciclo. Además, hay que pensar que durante la contracción muscular normal sólo están unidos una parte de los puentes cruzados en cada momento, es decir, no presentan un sincronismo como ocurre con los componentes de un equipo de remo, sino que se produce un estiramiento asincrónico como ocurre con la fuerza ejercida en una competición de estiramiento de cuerda o la fuerza ejercida por cuatro personas al empujar un coche se genera una fuerza constante pero no todos la aplican simultáneamente. Para que el músculo se relaje se debe impedir la unión de los puentes cruzados de la miosina a la actina. Se ha indicado anteriormente el papel que desempeña el complejo Troponina-tropomiosina como inhibidores de la unión a los sitios activos de la actina. La actina (actina F) es un polímero formado por unas subunidades globulares (actina G) dispuestas en doble hélice. En el surco que queda entre la doble fila de monómeros de actina se dispone la tropomiosina. La troponina, con sus tres subunidades, actúa conjuntamente con la tropomiosina regulando la unión de los puentes cruzados. En el músculo relajado, la tropomiosina ocupa una posición en los filamentos finos que le permite bloquear físicamente la unión de los puentes cruzados a sus lugares específicos de fijación en la actina. Así para que los puentes cruzados de la miosina puedan unirse a la actina, se debe desplazar la tropomiosina. Este desplazamiento requiere la interacción de la troponina con Ca2+. En un músculo relajado, cuando la tropomiosina se encuentra bloqueando los sitios de unión de los puentes cruzados a la actina la concentración de Ca2+ en el sarcoplasma (citoplasma de la célula muscular) es muy baja. Al realizarse el estímulo sobre la célula muscular para que se contraiga se ponen en marcha diversos mecanismos que aumentan la concentración de ca2+ en el sarcoplasma. Parte de ese Ca2+ se une a la troponina lo cual origina un cambio conformacional que hace que la tropomiosina unida<a la troponina se desplacen y se expongan los sitios de unión de la actina a los puentes cruzados. Inmediatamente se produce esta unión, los golpes de fuerza y la contracción muscular. Así pues la posición de los complejos troponina-tropomiosina es ajustable, es decir, cuando el Ca2+ no está unido a la troponina, la tropomiosina permanece en una posición que inhibe la unión de los puentes cruzados a la actina y, por tanto, inhibe la contracción muscular. La unión de Ca2+ la troponina induce un cambio conformacional del complejo que expone los sitios activos de unión. Los ciclos de contracción que se generan pueden continuar siempre y cuando el Ca2+ permanezca unido a la troponina.

18 Contracción muscular

19 Unión neuromuscular El músculo esquelético está inervado por grandes fibras mielinizadas originadas en las motoneuronas de la médula espinal. Las fibras nerviosas se ramifican e inervan entre 3 y varios cientos de fibras musculares. En los movimientos finos una motoneurona inerva pocas fibras musculares. Unidad motora: conjunto de fibras musculares inervadas por una sola motoneurona. La unión neuromuscular, cerca del punto medio de la fibra muscular, se llama placa motora terminal. Las fibras de músculo esquelético están inervadas por fibras nerviosas grandes y mielinizadas originadas en las grandes motoneuronas del asta anterior de la médula espinal. En el músculo cada fibra nerviosa se ramifica y puede estimular entre 3 y varios cientos de fibras musculares esqueléticas (así por ejemplo en el ojo hay una fibra nerviosa por cada fibra muscular, se precisa mucha precisión de movimiento; si un músculo no ha de realizar movimientos delicados la fibra nerviosa se encuentra muy ramificada). Cada terminación nerviosa establece una unión denominada unión neuromuscular localizada cerca del punto medio de la fibra muscular, en un punto que se ha denominado placa motora terminal, de este modo cuando le llega un potencial de acción se transmite en ambas direcciones hacia los extremos. Normalmente sólo existe una de estas uniones por fibra muscular (excepciones aprox un 2%). Antes de descubrirse el microscopio electrónico se aceptó que los axones al acercarse a la fibra muscular y antes de ramificarse en las ramas terminales, pierde su vaina de mielina. Las ramitas se acercan a la superficie de la fibra muscular únicamente cubiertas por la vaina de la células de schwann. Gracias al desarrollo tecnológico de la microscopía electrónica se pudieron observar muchos más detalles. Se observó una invaginación del sarcolema a la que se denominó canal o depresión sináptica y un espacio que separaba la fibra nerviosa de la muscular, es decir un espacio o hendidura sináptica. En el fondo del canal existen numerosos pliegues del sarcolema que aumentan la superficie de la célula muscular expuesta al neurotransmisor liberado por la fibra nerviosa, los cuales se denominan hendiduras subneurales. Además en el terminal nervioso se observaron muchas mitocondrias, indicativo de una elevada tasa metabólica, ya que suministran ATP, imprescindible para la síntesis de acetilcolina. La acetilcolina como se indicó en el tema anterior se sintetiza en el citoplasma del terminal y se absorbe rápidamente en las vesículas sinápticas. En la hendidura sináptica existen acetilcolinesterasas que hidrolizan la acetilcolina rápidamente tras ser liberadas de las vesículas. Como vimos en el tema anterior los receptores nicotinicos de acetilcolina son en realidad canales iónicos regulados por acetilcolina. De este modo cuando el potencial de acción de la fibra nerviosa llega al botón axónico se estimula la liberación de acetilcolina, la cual, mediante exocitosis es vertida a la hendidura sináptica. Parte de esa acetilcolina llegará a sus receptores en la célula muscular, localizados en las bocas de las hendiduras subneurales localizadas próximas a los llugares de liberación de acetilcolina. Como ya se indicó la unión de dos moléculas de acetilcolina abre el canal y se permite el paso de Na+, K+ y Ca2+, aunque el que entra mayoritariamente a favor de gradiente de concentración es el Na+. Los iones negativos no pasan por la existencia de cargas negativas en la boca del canal. La entrada de iones positivos origina un potencial postsináptico (potencial local) denominado potencial de la placa terminal, y se genera una despolarización que iniciará un potencial de acción que originará la contracción muscular.

20 Acoplamiento excitación-contracción
El potencial de acción generado en la placa motora terminal se propaga por toda la fibra, y es conducido hacia el interios por los túbulos T, que están en contacto con el Reticulo Sarcoplasmico. La despolarización abre canales de Ca+2 voltaje dependientes. El aumento del Ca+2 en el citoplasma activa la contracción muscular. En las células musculares los potenciales de acción pueden conducirse hacia el interior de las fibras a través de la membrana de los túbulos transversales. En los túbulos T los potenciales de acción dan lugar a la liberación de Ca2+ a partir del retículo sarcoplásmico. Como no existe una continuidad física entre el retículo sarcoplásmico y los túbulos T se cree que entre ambos debe existir un acoplamiento directo entre los canales Ca2+ voltaje dependientes a través de los cuales se libera el Ca2+.

21 Mecánica de la contracción muscular
Estiramiento tendones Movimiento articulaciones Flexión Contracción m. flexores Disminuye ángulo articular Los extremos de los músculos esqueléticos se insertan en las estructuras óseas mediante los tendones, los cuales están constituidos por tejido conjuntivo muy resistente. La contracción muscular supone una disminución de tamaño del músculo y por tanto un estiramiento de los tendones y movimiento de las articulaciones las que se inserta. Se este modo tenemos que la contracción de músculos extensores incrementa el ángulo articular de los huesos en los que están fijados y la contracción de músculos flexores que da lugar a la disminución del ángulo de una articulación. El músculo agonista es el que desempeña la acción de movimiento, así en un movimiento de flexión el el músculo agonista es el flexor. El músculo que actúa sobre la misma articulación con acción opuesta se denomina antagonista, en este caso el antagonista del flexor será el extensor. Extensión Contracción m. extensores Incrementa ángulo articular M. Agonista: desempeña la acción de movimiento M. Antagonista: actúa sobre la misma articulación con acción opuesta

22 Músculo cardiaco Sincitio funcional: se comporta como si fuera una única célula porque las fibras (células) están interconectadas por uniones comunicantes (discos intercalares) que permiten una despolarización (y contracción) sincronizada. En realidad hay dos sincitios: aurículas y ventrículos La estructura del músculo cardíaco es bastante parecida al del músculo esquelético: también son células estriadas, contiene sarcómeros que contienen filamentos finos de actina y filamentos gruesos de miosina. Igual que en el esquelético el acortamiento del sarcómero cardíaco se produce por un mecanismo de deslizamiento de los filamentos y las líneas Z se aproximan entre sí. Una diferencia llamativa es que el músculo cardíaco parece un sincitio, es decir, una única célula multinucleada formada por muchas fusiones, con ramificaciones y fibras de interconexión. Sin embargo, no es un auténtico sincitio, ya que son células interconectadas entre sí. La célula miocárdica tiene una estructura tubular y está unida a la adyacente por uniones comunicantes o sinapsis eléctricas. Estas uniones están en los extremos de las células. Estas líneas entre los miocitos se llaman discos intercalares. En los discos intercalares hay uniones comunicantes con conductancias elevadas. Estas uniones están formadas por conexones, estructuras hexagonales que conectan el citosol de las células adyacentes. Este tipo de estructura hace que el miocardios e comporte como una unidad funcional y que todas sus células se contraigan a la vez. A diferencia del musculo esquelético que producen contracciones graduales según el número de céulas estimuladas, el miocardio se contrae totalmente cada vez. Es decir, sí que funciona como un sincitio, ya que se produce una onda de despolarización seguida por la contracción de aurículas y ventrículos (RESPUESTA DE TODO O NADA) cuando se aplica un estímulo superior al umbral. En realidad se compone de 2 sincitios: el sincitio auricular que constituye las paredes de las 2 aurículas, y el ventricular que constituye el de los 2 ventrículos. Esta división de la masa muscular cardiaca en 2 sincitios permite que se contraigan un poco antes las aurículas que los ventrículos, lo cual es de mucha importancia para el correcto funcionamiento de la bomba cardiaca. Otra diferencia con el músculo esuelético es que contiene un gran número de mitocondrias (sarcosomas). El esquelético tiene pocas mitocondrias y puede realizar un metabolismo anaerobio y generar una importante deuda de oxígeno. El cardiaco necesita más mitocondrias y no puede generar deuda de oxígeno. Por eso está dotado de un importante riego capilar (aprox 1 capilar/fibra). Otra diferencia importante con el músculo esquelético es que éste necesita de estimulación externa por parte de los nervios motores para generar potenciales de acción y el cardiaco puede producir potenciales de acción de manera automática, que se originan en un grupo de células llamadas marcapasos. Sin embargo, la velocidad de despolarización y por tanto, la frecuencia del latido cardiaco se regulan por el SNA.

23 Músculo cardiaco El nodo sinusal se despolariza espontáneamente (automatismo cardiaco), pero la velocidad depende del SNA La despolarización se transmite a las aurículas y después a los ventrículos El Potencial Accion del músculo cardiaco es un meseta (0.3s): 1º se abren canales rápidos de Na+ y después los de Ca+2 más lentamente, permitiendo la contracción sincronizada. Acoplamiento excitación-contracción: la misma entrada de Ca+2 permite el deslizamiento de los filamentos. Lo que se ha comprobado experimentalmente es que cuando se extirpa el corazón de una rana éste sigue latiendo mientras los miocitos sigan vivos. Esta actividad automática se llama automatismo. Experimentos con células aisladas y con pacientes con cardiopatías han demostrado que hay células que tienen actividad marcapasos y pueden originar potenciales de acción. Estas células son las del nódulo sinoauricular o nódulo SA. Este nódulo se encuentra en la aurícula derecha cerca de la desembocadura a la vena cava superior. Lo que ocurre en este nódulo es que sus céulas durante el periodo de diástole tiene una despolarización espontánea llamada potencial marcapasos, de manera que el potencial pasa de -60 mV gradualmente a -40 mV. Se debe a la apertura primero de canales lentos de calcio y luego otros rápidos que son los que generan el potencial de acción que se da a partir de -40 mV, ayudados tb por canales de sodio regulados por voltaje. La repolarización se da por apertura de canales potasio. Hay otras regiones con capacidad marcapasos como son el haz auriculoventricular, pero la despolarización es menor, por lo que son estimuladas antes por potenciales procedentes del nódulo SA que por potenciales marcapasos originados por ellos mismos. Si el flujo del potencial se interrumpe entre el nódulo SA y estas zonas, entonces sí que generan potenciales marcapasos y se llaman foco ectópico. Cuando llega el potencial desde el nódulo SA las células miocárdicas producen sus propios potenciales de acción. En la figura vemos el potencial de acción que se puede registrar en el músculo ventricular. En cada latido el potencial pasa de -85 mV a +20 mV. Tras la espiga o punta inicial la membrana permanece despolarizada durante 0,2 seg aproximadamente en el musc auricular y 0,3 seg en el ventricular haciendo una meseta, que va seguida de una terminación de la misma por una rápida repolarización. La presencia de esta meseta hace que la contracción del músculo cardiaco dure hasta 15 veces más que la del esquelético. Esta meseta se produce porque se abren los canales rápidos de sodio (igual que en el músculo esquelético) y después se abren los canales lentos de calcio y sodio que se abren más lentamente y permanecen abiertos más tiempo. Durante este tiempo fluyen al interior de la fibra cardiaca grandes cantidades de Na y de Ca y esto mantiene un periodo de despolarización prolongado que es la causa de la meseta del potencial de acción. Otra de las causas por las que se produce el potencial de acción en meseta es porque inmediatamente después de su comienzo la permeabilidad de la membrana por el potasio disminuye unas cinco veces, efecto que no se da en el musc esquelético. Esto se produce por la entrada de Ca. Así, disminuye la salida de K y así evita que vuelva al potencial de reposo. Cuando una vez transcurridos 0,2 o 0,3 seg se cierran los canales lentos de calcio y sodio, la permeabilidad de la membrana para el potasio aumenta rápidamente y así el potencial regresa a ser el de reposo, terminando así el potencial de acción. La despolarización de las células miocárdicas causa la apertura de canales de Ca regulados por voltaje en el sarcolema o memb plasmática. La entgrada de Ca a su vez provoca la apertura de más canales Ca en el retículo sarcoplásmico y esto aumenta muchísimo la concentración de calcio en el citosol. Hasta aquí es igualk que en el esquelético, pero hay una diferencia fundamental y es que además de estas 2 fuentes de Ca en el miocardio hay otra y es que también se produce salida de Ca desde el túbulo T. Sin esta salido no se produciría contracción, ya que el retículo no está suficientemente desarrollado y sin embargo, los túbulos T tienen hasta 5 veces mayor diámetro que en el esquelético. El correcto funcionamiento de la contracción del corazón depende tambiénb de la concentración de Ca extracelular. Esto se debe a que los túbulos T se abren al exterior y están en contacto con el líquido extracelular constantementeEntonces es cuando el Ca se une a la troponina y comienza la contraccón. Luego se repolariza al bajar la concentración de calcio debido a su expulsión al exterior de la célula por intercambiador Na+-Ca2+ o al interior del retículo sarcoplásmico y se relaja. Debido a que las células miocárdicas tienen periodos refractarios largos, no pueden volver a estimularse de nuevo. Este periodo se corresponde al de duración de la contracción o del potencial de acción y por tanto, para que se pueda volver a contraer se ha de relajar primero necesariamente.

24 Músculo liso Células mononucleadas, delgadas y fusiformes conectadas por uniones gap: contracción sincronizada Controlado involuntariamente por el SNA Escasos RS y miosina y abundante actina, que se une a la membrana y a los cuerpos densos, que pueden formar puentes intercelulares El músculo lisos está formado por células uninucleadas, delgadas y fusiformes. Llegan a tener longitudes de 10 um en los vasos sanguíneos hasta 500 um en el útero y diámetros de 2 a 10 um. En la actividad funcional de las vísceras intervienen el músculo liso y el Sistema nervioso autónomo y por lo tanto, la contracción de este músculo es involuntaria. El músculo lisos aparece en: aparato circulatorio, respiratorio, digestivo, genitourinario, ojos, entre otros y va a ser muy importante en medicina ya que está implicado en muchas enfermedades como asma, aterosclerosis e hipertensión. El músculo liso tiene una estructura muy distinta al esquelético. No contiene sarcómeros y muy poca miosina (actina/miosina=15:1), por lo que está compuesto fundamentalmente pos actina. Los filamentos finos son largos y se unen a la membrana plasmática de la célula muscular lisa o a estrucutras sarcoplásmicas proteicas llamadas cuerpos densos formados por alfa-actinina, análogas a los discos Z. Algunos cuerpos densos también se unen entre sí por puentes intercelulares de proteína. La fuerza de contracción se transmite de una célula a otra fundamentalmente por estos enlaces.

25 Clases de contracción del músculo liso
FASICA  CONTRACCIÓN RÁPIDA. Aparato digestivo y genitourinario. TÓNICA  CONTRACCIÓN PROLONGADA (horas o días). Paredes de los vasos sanguíneos, vías respiratorias y esfínteres. Así como la mayor parte de los músculos esqueléticos se contraen y se relajan rápidamente, los músculos lisos se pueden contraer de una forma fásica parecida al esquelético o tónica, que es una contracción más prolongada, que a veces dura horas o incluso días. En una contracción fásica el músculo liso al contraerse puede provocar el vaciamiento de una víscera al aumentar su presión. En una contracción tónica se contrae isométricamente largos periodos de tiempo con el fin de mantener las dimensiones del órgano. La mayoría de los músculos lisos del digestivo y genitourinario son fásicos: normalmente se encuentran relajados o rítmicamente activos. Por el contrario, los músculos lisos de las paredes de los vasos, de vías respiratorias y esfínteres suelen ser tónicas, es decir, siempre tienen cierto grado de contracción. El control y la coordinación del músculo depende de: su inervación intrínseca y extrínseca, la irrigación que aporta los nutrientes y hormonas y las uniones que permiten las interacciones eléctricas, químicas y mecánicas. La acción del neurotransmisor depende del tipo de receptor que haya expresado la célula muscular. Por ejemplo, la noradrenalina podrá excitar o inhibir un músculo (contraer o relajar). Estas respuestas distintas permiten una regulación coordinada en el organismo. De todas formas el músculo lisos puede contraerse a pesar de no tener inervación extrínseca. Se debe a que puede contraerse en respuesta a hormonas o a procesos neurales intrínsecos. Control de la contracción: nervioso (SNA), hormonal y local

26 Otras proteínas importantes en la fibra muscular
Distrofina: proteína de unión de los filamentos de actina al sarcolema (membrana de la fibra) Vimentina: filamento intermedio que es parte del citoesqueleto de la célula muscular estriada

27 Función de la distrofina
Un posible rol podría ser preservar la integridad y alineamiento de la membrana plasmática a las miofibrilas durante la contracción y la relajación muscular componente esencial del músculo esquelético. Su dominio N-terminal se une a la F-actina y su dominio C-terminal se une al complejo de glicoproteínas asociadas a distrofina (DAG: Dystrophin-Associated Glycoproteins) en la membrana celular. En la célula muscular la distrofina conecta el citoesqueleto de actina con la matriz extracelular a través de la membrana plasmática

28 Regulación de la contracción
Impulso nervioso llega a fibra muscular Señal para liberar Ca2+ almacenado en el retículo sarcoplásmico Aumenta [Ca2+ ] en citosol y se une a la subunidad C de la troponina (calmodulina) Cambia conformación de la troponina y permite establecer unión de actina y miosina

29 Liberación de Ca++ del retículo sarcoplásmico para la contraccicón:

30 Acción de la miosina El ciclo comienza cuando la miosina está fuertemente enlazada a la actina, Se une ATP a la miosina, se rompe el enlace con la actina y la conformación de la miosina cambia cuando el ATP se hidroliza, La cabeza de miosina se desplaza a otra molécula de actina en el filamento (5nm), el ADP y Pi permanecen unidos en la cabeza, Se establece otra unión entre actina y miosina, el ADP y Pi se liberan, se dispara el golpe de potencia que desliza al filamento.

31 Músculo Liso Las células del músculo liso varían en tamaño, desde 20 mm hasta mm Son fusiformes (huso) y son gruesas en su parte media El músculo liso está compuesto por hojas de células que se unen mediante uniones comunicantes (gap) y sintetizan mucha matriz extracelular Las células carecen de un ordenamiento de filamentos gruesos y delgados como el de los sarcómeros

32 Estructura del músculo liso
Las células del músculo liso presentan cuerpos densos, compuestos de a-actinina, con una función similar a la del disco Z, Las fibras lisas también poseen filamentos intermedios de desmina, además de los filamentos de actina, Se disponen desplazadas una respecto de la otra, de manera que el extremo delgado de una fibra se ubica vecino a la parte ancha de la fibra vecina

33 Imagen microscópica del músculo liso

34 Contracción en músculo liso
La regulación de los estados de fosforilación de la miosina está dada por la concentración de calcio en el músculo liso Cuando el Ca2+ aumenta en la célula del músculo liso, este se une a la calmodulina, de esta manera se activan proteínas que fosforilan a la miosina La miosina fosforilada se asocia formando filamentos y forma enlaces cruzados con la actina para que ocurra la contracción muscular

35 Mecanismo de Contracción del músculo liso
Similar a lo que ocurre con el músculo estriado, Cuando la cabeza de la miosina se defosforila, los filamentos se desensamblan y la miosina se disocia de la actina La fosforilación es catalizada por una enzima (quinasa de la cadena liviana de la miosina) cuya acción requiere de la presencia del complejo Ca-calmodulina.

36 La contracción en músculo liso:
Puede ser por impulsos nerviosos o bien hormonales: Está regulada por: Niveles de cAMP Diacilglicerol Caldesmona (proteína que se acopla a los filamentos de actina, es activada por el complejo de calmodulina-Ca2+)

37 muscular estriado esquelético
Músculo liso

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