Estructura y Funci³n de la Fibra Muscular

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Estructura y Función de la Fibra Muscular. Dr. René Cevo Salinas Anestesiólogo.-. Unidad Funcional. Esta se hace evidente cuando se observa el tejido muscular bajo un microscopio óptico y utilizando luz polarizada. - PowerPoint PPT Presentation

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  • Unidad FuncionalEsta se hace evidente cuando se observa el tejido muscular bajo un microscopio ptico y utilizando luz polarizada.Llamamos SARCMERO a esta unidad funcional.posee una longitud aproximada de 2 m.Se encuentra limitado por dos lneas Z.Las lneas Z de una miofibrilla se continan con la de otra miofibrilla adyacente, lo que genera el aspecto de una estructura muy regular caracterstica.

  • Unidad Funcional

  • Unidad Funcional

  • UltraestructuraSi utilizamos medios de imagen ms potentes (microscopio electrnico) podremos ver que a su vez cada miofibrilla est compuesta por 2 tipos de filamentos :

    Gruesos : de aproximadamente 16 nm de dimetro y que corresponden a miosina.Delgados : de aproximadamente 5 a 7 nm de dimetro y que corresponden a actina.

  • UltraestructuraHemos dicho ya, que nuestra unidad funcional, el sarcmero, est limitado por 2 lneas Zconstituida por la unin de actinas adyacentes y donde se encuentra una protena particular, llamada CapZ (heterodmero con 2 sub unidades) y permite la unin de los extremos + de los microfilamentos.

  • UltraestructuraBanda A : es la zona donde se superponen los filamentos gruesos y los delgados.Banda I : es una zona anistropa, es decir, no desva la luz polarizada.Lnea M : es una estructura no contrctil, que fija las fibras delgadas.Lnea H : el espacio entre las puntas de los filamentos delgados.

  • UltraestructuraEsta imagen cambia durante la contraccin muscular.Al producirse la contraccin muscular, las lneas Z se aproximan la una a la otra y la banda I se adelgaza. La lnea H por su parte, tiende a desaparecer.

    Es muy importante sealar que durante la contraccin, la longitud de los filamentos de actina y miosina no se modifica, lo que ocurre es que se superponen ms !!!

  • ContraccinSi bien, como mencionamos en la diapositiva anterior, durante la contraccin muscular, la longitud de los filamentos de actina y miosina no cambia ..solo varia el grado de superposicin entre estos..

    QUE HACE Y COMO, QUE ESTOS FILAMENTOS CAMBIEN SU GRADO DE SUPERPOSICIN ???

  • ContraccinEsto se debe a la existencia de los puentes cruzados, que son parte de la estructura de la miosina

  • ContraccinFilamento Grueso : estos filamentos formados por miosina, que es una protena bastante larga (aprox. 160 nm). Si consideramos ahora que cada filamento grueso tiene una longitud de unos 1500 nm (0,15 m), una molcula de miosina no alcanza a llegar de extremo a extremode hecho se van disponiendo en forma escalonada (unas 400) hasta completar la longitud del filamento.

  • ContraccinMiosina : cada molcula de miosina est formada por 2 cadenas polipeptdicas pesadas largas y 4 cadenas livianas.Las cadenas pesadas estn enrolladas entre si y terminan en una cabeza globular, las que estn orientadas hacia fuera ;en esta cabeza se ubican las cadenas livianas.

  • ContraccinPara que la contraccin se produzca, la cabeza de la miosina se une a sitios especficos de los filamentos de actina (delgados).Las cabezas de miosina poseen varias propiedades, pero una de ellas es fundamental para la contraccin..es capaz de bascular sobre un eje !!!Otra importante propiedad es su capacidad de hidrolizar ATPproduciendo ADP y P.es decir, tienen capacidad de ATPasa.

  • ContraccinFilamentos Delgados : su estructura general est dada por la actinaconstituida por 2 hebras unidas en espiral.****En los filamentos delgados encontramos tambin otras 2 protenas, la troponina y la tropomiosina.La Tropomiosina es larga y filamentosatambin se dispone en 2 hebras retorcidas, ocupando el surco formado por los filamentos de actina.La Troponina, por otra parte, es globular y se encuentra unida a la tropomiosina a intervalos regulares en los extremos de esta..es decir, hay una troponina cada 7 actinas G

  • Sistema Sarco - TubularCompuesto por 2 elementos :

    Tbulos T : tienen una disposicin transversal en relacin a la orientacin general de las fibras musculares. Es un elemento exclusivamente extracelular.Retculo Sarcoplsmico : tienen una distribucin como una red. Son un elemento exclusivamente intracelular.Su funcin es incrementar la relacin entre los espacios extra e intracelular !!!

  • RelajacinDicho en trminos sencillos, la relajacin es la vuelta al punto inicial donde se encontraban las lneas Z antes de iniciarse la contraccin.Una vez que cesa el estmulo nerviosofinaliza el ciclo de puentes cruzados.. la misma carga que deba ser vencida (palanca) lleva en forma pasiva al estiramiento del msculoLos componentes elsticos del tejido son parte de la fuerza que se opone a la contraccin.al iniciarse la relacin, es la energa potencial elstica la que es responsable de generar la fuerza necesaria para el estiramiento de los componentes !!!

  • Rol del Calcio (Ca++)Los PA viajan por la membrana celular y son llevados al interior de la masa muscular, a las miofibrillas, gracias a los tbulos T.Los PA por si solos no inician la contraccin ; requieren de la presencia de un segundo mensajero.el ion Calcio !!!Cuando el msculo se encuentra relajado, su concentracin intracelular de Ca++ es baja y similar a la de cualquier otra clula del organismo (0,0000001 mMol/L).Cuando la concentracin intracelular de Ca++ alcanza unos 0,001 mMol/L se inicia la contraccin.El retculo sarcoplsmico (RS) es el encargado de la movilizacin y distribucin del calcio en el interior de las fibras musculares.

  • Rol del Ca++Cuando el msculo est relajado , la concentracin de Ca++ en el interior del RS es elevado.Los PA al viajar por las membranas, iniciaran la difusin del Ca++ a favor de su gradiente electroqumica..movilizndolo desde el RS hacia el citoplasma.Se cree que los PA provocan la difusin del Ca++ por la activacin de 2 tipos de canales :Canales de Ca++ activados por voltaje.Canales de Ca++ activados por Ca++.

  • Rol del Ca++Una vez finalizados los PA , en el RS se activan bombas que llevan al Ca++ en contra de gradientes elctricas y qumicas de vuelta al interior del RS.Intervienen tambin es estos fenmenos las llamadas protenas secuestradoras de calcio.El Ca++ se almacena en las cisternas laterales del RS y se distribuye a travs del RS longitudinal.Pulso de Calcio : as como hay un PA que inicia el fenmeno de contraccin podemos tambin hablar de un verdadero pulso de calcio, el que activa finalmente la contraccin.este pulso de Ca++ tiene una duracin de unos 20 ms.Para mantener una contraccin en el tiempo hacen falta varios PA sucesivos, as como varios pulsos de Ca++ y que se mantenga una elevada [ ] de calcio en el sarcoplasma.

  • Estado MuscularA la luz de los procesos antes descritos podemos afirmar que en el msculo estn presentes todos los elementos necesarios para que se produzca una contraccin.sin embargo el msculo no est permanentemente contrado.De este modo, existe una verdadera permanente inhibicin de la contraccin ; y esta se produce solo cuando se necesita.Lo que el estmulo hace es detener la inhibicin para que la contraccin se lleve a cabo.

  • ResumenPara que se formen los puentes cruzados es necesario que la cabeza de la miosina se una a sitios especficos de la actina G.En reposo (bajo Ca++) los sitios de la actina no pueden ser ocupados porque estn cubiertos por la tropomiosina.Al llegar un estmulo, aumenta la [ ] de calcio en el sarcoplasma fijndose a la troponina fijadora de calcio (TNC).Esta unin produce un cambio conformacional que hace que la tropomiosina descubra los sitios de la actina destinados a unirse con la miosina.Estos cambios hacen que la TNI pierda su capacidad de inhibir la ATPasa de la cabeza de la miosina.Liberados los sitios, se forman los puentes inicindose la contraccin.

  • Energa para la contraccinEl msculo es una mquina qumicaes capaz de transformar ms del 50% de la energa que le aportan los dadores energticos qumicos en energa mecnica.El dador de energa ms inmediato del msculo es el ATP.El ATP almacenado en las mitocondrias del msculo alcanzara a proveer la energa necesaria para la contraccin solo durante fracciones de segundo.La fuente de ATP para la contraccin proviene de la FOSFOCREATINA !!!

  • Rol del ATPEl ATP en el msculo interviene en 2 procesos : - El accionar de las cabezas de miosina. - La actividad de las bombas de Ca++ en el RSUna molcula de ATP se fija a la cabeza de miosina.El ATP se hidroliza (ADP + P) y libera Energa.La cabeza de miosina se energiza y rota a una nueva posicin.Cuando aumenta el Ca++ se inicia el fenmeno de la contraccin.

  • Rol del ATPPara reiniciar el proceso se necesita liberar los puentes de actina-miosina y la cabeza de miosina vuelva a su posicin original activada.para eso se requiere de energa que es aportada por una nueva molcula de ATP.Las bombas de calcio del RS llevan este desde el sarcoplasma de vuelta al interior del RS..este fenmeno funciona gracias a una ATPasa calcio dependiente (al aumentar la presencia de calcio, se activan las bombas).EJ.- Al no haber ATP (cadver) no pueden romperse o liberarse los puentes de actina-miosina y el msculo permanece contrado (rigor mortis).

  • Rol del ATPComo hemos visto, el ATP se utiliza tanto en la contraccin como en la relajacin del msculo.Fosfocreatina : proviene de la creatina ( que se forma en el hgado a partir de metionina, glicina, arginina y ATP) y que es fosforilada. La fosfocreatina es hidrolizada, liberando ATP y dando origen a la creatinina que pasa al medio extracelular.La fosfocreatina no solo funciona como un reservorio de ATP, sino que tambin del trasporte del ATP desde el espacio mitocondrial al medio sarcoplsmico !!!

  • Rol del ATPDurante el reposo muscular, el ATP transfiere su fosfato a la creatina, reconstituyndose una parte de esta y quedando disponible para la contraccin mu