Resultados de Aprendizagem
- li>Discutir tensão e contração muscular
Contração muscular
Podemos melhorar a nossa compreensão da contração muscular examinando a contração de uma fibra muscular. Um estremecimento ocorre quando uma fibra muscular se contrai em resposta a um comando (estímulo) do sistema nervoso. O tempo entre a ativação de um neurônio motor até que ocorra a contração muscular é chamado de fase de atraso (às vezes chamado de fase latente). Durante a fase de retardo, um sinal chamado potencial de ação se move para o fim do neurônio motor (terminal de axônio). Isto resulta na liberação de acetilcolina e despolarização da placa terminal motora. A despolarização resulta na liberação de cálcio pelo retículo sarcoplasmático e posterior ligação do cálcio à troponina, o que faz com que o local de ligação da miosina seja exposto. Isto é seguido pela contração muscular real que desenvolve tensão no músculo. Esta fase seguinte é chamada fase de contração. Durante a fase de contração, as pontes cruzadas entre a actina e a forma de miosina. A miosina move a actina, liberta e reforma as pontes cruzadas muitas vezes à medida que o sarcômero encurta e o músculo se contrai. O ATP é utilizado durante esta fase e a energia é libertada como calor. Myosin liberta da actina quando um segundo ATP se liga ao myosin. Myosin está agora disponível para outra formação de ponte-cruzada. Quando o músculo relaxa, a tensão diminui. Esta fase é chamada fase de relaxamento. Durante esta fase o cálcio é ativamente transportado de volta para o retículo sarcoplasmático usando ATP. A troponina se move de volta à posição bloqueando o local de ligação da miosina na actina e o músculo se alonga passivamente.
Muscle Stimulus and Contraction Strength
Uma fibra muscular esquelética produzirá uma determinada quantidade de força se o estímulo for forte o suficiente para atingir o limiar de contração muscular. Isto é chamado a lei de tudo ou nada. Digamos que estamos estimulando eletricamente uma fibra muscular. Começamos com uma baixa quantidade de estimulação que não alcança o limiar para produzir uma contração. A fibra muscular responderá mantendo-se relaxada, não se contrairá. Agora se aumentarmos a estimulação para que seja produzido o suficiente para atingir o limiar de contração, a fibra muscular responderá contraindo-se. Finalmente, se continuarmos a aumentar o estímulo para que ele ultrapasse bem o limiar, a fibra responderá contraindo-se com a mesma força que quando acabamos de alcançar o estímulo. O músculo não se contrairá com maior força se o estímulo for maior. O músculo responde a estímulos mais fortes produzindo a mesma força. Nos músculos esqueléticos, um neurônio motor pode interiorizar muitas fibras musculares. Isto é chamado de uma unidade motora. Existem numerosas unidades motoras em todo o músculo esquelético. As unidades motoras agem de forma coordenada. Um estímulo afetará todas as fibras musculares inervadas por uma determinada unidade motora.
Relação Comprimento-Tensão do Músculo
O comprimento de um músculo está relacionado com a tensão gerada pelo músculo. Os músculos vão gerar mais força quando esticados para além do seu comprimento de repouso até um ponto. Músculos estirados para além deste ponto produzirão menos tensão. Se o músculo estiver no seu comprimento de repouso não produzirá tensão máxima porque os filamentos de actina e miosina se sobrepõem excessivamente. Os filamentos de miosina podem se estender até os discos Z e ambos os filamentos interferem um com o outro limitando o número de pontes transversais que se podem formar. Se o músculo é esticado até um ponto, a tensão aumentará no músculo. Os filamentos de actina e miosina podem agora sobrepor-se de forma ideal para que o maior número de pontes-cruzadas possa se formar. Se o músculo for esticado em demasia a tensão diminuirá. Os filamentos de actina e miosina não se sobrepõem causando uma diminuição no número de pontes cruzadas que se podem formar. O comprimento ideal de um sarcômero durante a produção da tensão máxima ocorre quando os filamentos grossos e finos se sobrepõem em maior grau.
Controle da tensão muscular
Controle neural inicia a formação de pontes cruzadas actina-miosina, levando ao encurtamento do sarcômero envolvido na contração muscular. Essas contrações se estendem da fibra muscular através do tecido conjuntivo para puxar os ossos, causando o movimento esquelético. A tração exercida por um músculo é chamada de tensão, e a quantidade de força criada por essa tensão pode variar. Isso permite que os mesmos músculos se movimentem objetos muito leves e objetos muito pesados. Em fibras musculares individuais, a quantidade de tensão produzida depende da área da secção transversal da fibra muscular e da frequência da estimulação neural.
O número de pontes transversais formadas entre a actina e a miosina determinam a quantidade de tensão que uma fibra muscular pode produzir. As pontes-cruzadas só podem se formar onde filamentos grossos e finos se sobrepõem, permitindo que a miosina se ligue à actina. Se mais pontes cruzadas forem formadas, mais miosina irá puxar a actina, e mais tensão será produzida.
O comprimento ideal de um sarcômero durante a produção de tensão máxima ocorre quando filamentos grossos e finos se sobrepõem em maior grau. Se um sarcômero em repouso é esticado além do comprimento ideal de repouso, filamentos grossos e finos não se sobrepõem ao maior grau, e menos pontes cruzadas podem se formar. Isto resulta em menos cabeças de miosina puxando sobre a actina, e menos tensão é produzida. Como um sarcômero é encurtado, a zona de sobreposição é reduzida à medida que os filamentos finos atingem a zona H, que é composta de caudas de miosina. Por serem cabeças de miosina que formam pontes cruzadas, a actina não se ligará à miosina nesta zona, reduzindo a tensão produzida por esta miofibra. Se o sarcômero for encurtado ainda mais, filamentos finos começam a se sobrepor uns aos outros – reduzindo ainda mais a formação da ponte transversal, e produzindo ainda menos tensão. Pelo contrário, se o sarcômero é esticado até o ponto em que filamentos grossos e finos não se sobrepõem, não se formam pontes cruzadas e não se produz nenhuma tensão. Esta quantidade de alongamento não costuma ocorrer porque proteínas acessórias, nervos sensoriais internos e tecido conjuntivo se opõem ao alongamento extremo.
A variável primária que determina a produção de força é o número de miofibras dentro do músculo que recebem um potencial de ação do neurônio que controla aquela fibra. Ao usar o bíceps para pegar um lápis, o córtex motor do cérebro sinaliza apenas alguns neurônios do bíceps, e apenas algumas miofibras respondem. Em vertebrados, cada miofibra responde completamente se estimulada. Ao pegar um piano, o córtex motor sinaliza todos os neurônios do bíceps e cada miofibra participa. Isto está próximo da força máxima que o músculo pode produzir. Como mencionado acima, aumentar a freqüência dos potenciais de ação (o número de sinais por segundo) pode aumentar um pouco mais a força, pois a tropomiosina é inundada com cálcio.
Tipos de fibras musculares
Existem três tipos principais de fibras musculares esqueléticas. Estas são chamadas de contração rápida, contração lenta e contração intermediária. Geralmente, as fibras de contração rápida geram alta força por curtos períodos de tempo. Fibras de contração lenta geram menor quantidade de força, mas podem fazê-lo por períodos de tempo mais longos. As fibras intermediárias têm algumas características tanto de fibras de contração rápida como de fibras de contração lenta. As fibras de torção rápida também são chamadas fibras Tipo II. As fibras de contração rápida são as fibras predominantes no corpo. Elas respondem rapidamente a estímulos e podem gerar uma boa dose de força. Elas têm um grande diâmetro devido à grande quantidade de miofibrilas. A sua actividade é alimentada pelo ATP gerado a partir do metabolismo anaeróbio. As fibras de contração lenta respondem muito mais lentamente aos estímulos do que as fibras de contração rápida. Elas são menores em diâmetro e contêm um grande número de mitocôndrias. Elas são capazes de manter longas contrações e obter seu ATP a partir do metabolismo aeróbico. As fibras de contração lenta são circundadas por redes capilares que fornecem sangue oxigenado para uso nos sistemas de energia aeróbica. Elas também contêm um pigmento vermelho chamado mioglobina. A mioglobina pode ligar o oxigênio (como a hemoglobina) e fornecer uma reserva substancial de oxigênio. Por causa da cor avermelhada da mioglobina, essas fibras são chamadas de fibras musculares vermelhas. Fibras de contração lenta também são chamadas de fibras do tipo I. As fibras intermediárias parecem fibras de contração rápida porque contêm pequenas quantidades de mioglobina. Elas também têm uma rede capilar ao seu redor e não se cansam tão rapidamente quanto as fibras de contração rápida. Elas contêm mais mitocôndrias do que fibras de contração rápida, mas não tantas quanto as fibras de contração lenta. A velocidade de contração e resistência também se encontram entre as fibras de contração rápida e lenta. As fibras intermediárias também são chamadas fibras Tipo IIa. Os músculos que têm uma predominância de fibras lentas são às vezes chamados de músculos vermelhos, como nas costas e nas áreas das pernas. Da mesma forma, os músculos que têm uma predominância de fibras rápidas são chamados de músculos brancos. É interessante notar que não existem fibras de contração lenta nos músculos dos olhos ou das mãos.
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