Estructura y Funci

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Estructura y Función de la Fibra Muscular

• Dr. René Cevo Salinas
• Anestesiólogo.-

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Unidad Funcional

• Esta se hace evidente cuando se observa el tejido
  muscular bajo un microscopio óptico y utilizando
  luz polarizada.
• Llamamos SARCÓMERO a esta unidad
  funcional.posee una longitud aproximada de 2
  µm.
• Se encuentra limitado por dos líneas Z.
• Las líneas Z de una miofibrilla se continúan con
  la de otra miofibrilla adyacente, lo que genera
  el aspecto de una estructura muy regular
  característica.

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Unidad Funcional
4
Unidad Funcional
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Ultraestructura

• Si utilizamos medios de imagen más potentes
  (microscopio electrónico) podremos ver que a su
  vez cada miofibrilla está compuesta por 2 tipos
  de filamentos
• Gruesos de aproximadamente 16 nm de diámetro y
  que corresponden a miosina.
• Delgados de aproximadamente 5 a 7 nm de
  diámetro y que corresponden a actina.

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Ultraestructura

• Hemos dicho ya, que nuestra unidad funcional, el
  sarcómero, está limitado por 2 líneas
  Zconstituida por la unión de actinas adyacentes
  y donde se encuentra una proteína particular,
  llamada CapZ (heterodímero con 2 sub unidades) y
  permite la unión de los extremos de los
  microfilamentos.

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Ultraestructura

• Banda A es la zona donde se superponen los
  filamentos gruesos y los delgados.
• Banda I es una zona anisótropa, es decir, no
  desvía la luz polarizada.
• Línea M es una estructura no contráctil, que
  fija las fibras delgadas.
• Línea H el espacio entre las puntas de los
  filamentos delgados.

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Ultraestructura

• Esta imagen cambia durante la contracción
  muscular.
• Al producirse la contracción muscular, las líneas
  Z se aproximan la una a la otra y la banda I se
  adelgaza. La línea H por su parte, tiende a
  desaparecer.
• Es muy importante señalar que durante la
  contracción, la longitud de los filamentos de
  actina y miosina no se modifica, lo que ocurre es
  que se superponen más !!!

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Contracción

• Si bien, como mencionamos en la diapositiva
  anterior, durante la contracción muscular, la
  longitud de los filamentos de actina y miosina no
  cambia ..solo varia el grado de superposición
  entre estos..
• QUE HACE Y COMO, QUE ESTOS FILAMENTOS
  CAMBIEN SU GRADO DE SUPERPOSICIÓN ???

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Contracción

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

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Contracción

• Filamento Grueso estos filamentos formados por
  miosina, que es una proteína bastante larga
  (aprox. 160 nm). Si consideramos ahora que cada
  filamento grueso tiene una longitud de unos 1500
  nm (0,15 µm), una molécula 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.

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Contracción

• Miosina cada molécula de miosina está formada
  por 2 cadenas polipeptídicas pesadas largas y 4
  cadenas livianas.
• Las cadenas pesadas están enrolladas entre si y
  terminan en una cabeza globular, las que están
  orientadas hacia fuera en esta cabeza se
  ubican las cadenas livianas.

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Contracción

• Para que la contracción se produzca, la cabeza de
  la miosina se une a sitios específicos de los
  filamentos de actina (delgados).
• Las cabezas de miosina poseen varias propiedades,
  pero una de ellas es fundamental para la
  contracción..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.

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Contracción

• Filamentos Delgados su estructura general está
  dada por la actinaconstituida por 2 hebras
  unidas en espiral.
• En los filamentos delgados encontramos
  también otras 2 proteínas, la troponina y la
  tropomiosina.
• La Tropomiosina es larga y filamentosatambién
  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

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Sistema Sarco - Tubular

• Compuesto por 2 elementos
• Túbulos T tienen una disposición transversal en
  relación a la orientación general de las fibras
  musculares. Es un elemento exclusivamente
  extracelular.
• Retículo Sarcoplásmico tienen una distribución
  como una red. Son un elemento exclusivamente
  intracelular.
• Su función es incrementar la relación entre los
  espacios extra e intracelular !!!

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Relajación

• Dicho en términos sencillos, la relajación es la
  vuelta al punto inicial donde se encontraban las
  líneas Z antes de iniciarse la contracción.
• Una vez que cesa el estímulo nerviosofinaliza
  el ciclo de puentes cruzados.. la misma carga
  que debía ser vencida (palanca) lleva en forma
  pasiva al estiramiento del músculo
• Los componentes elásticos del tejido son parte de
  la fuerza que se opone a la contracción.al
  iniciarse la relación, es la energía potencial
  elástica la que es responsable de generar la
  fuerza necesaria para el estiramiento de los
  componentes !!!

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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 túbulos T.
• Los PA por si solos no inician la contracción
  requieren de la presencia de un segundo
  mensajero.el ion Calcio !!!
• Cuando el músculo se encuentra relajado, su
  concentración intracelular de Ca es baja y
  similar a la de cualquier otra célula del
  organismo (0,0000001 mMol/L).
• Cuando la concentración intracelular de Ca
  alcanza unos 0,001 mMol/L se inicia la
  contracción.
• El retículo sarcoplásmico (RS) es el encargado de
  la movilización y distribución del calcio en el
  interior de las fibras musculares.

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Rol del Ca

• Cuando el músculo está relajado , la
  concentración de Ca en el interior del RS
  es elevado.
• Los PA al viajar por las membranas, iniciaran la
  difusión del Ca a favor de su gradiente
  electroquímica..movilizándolo desde el RS hacia
  el citoplasma.
• Se cree que los PA provocan la difusión del Ca
  por la activación de 2 tipos de canales
• Canales de Ca activados por voltaje.
• Canales de Ca activados por Ca.

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Rol del Ca

• Una vez finalizados los PA , en el RS se activan
  bombas que llevan al Ca en contra de gradientes
  eléctricas y químicas de vuelta al interior del
  RS.
• Intervienen también es estos fenómenos las
  llamadas proteínas secuestradoras de calcio.
• El Ca se almacena en las cisternas laterales
  del RS y se distribuye a través del RS
  longitudinal.
• Pulso de Calcio así como hay un PA que inicia
  el fenómeno de contracción podemos también hablar
  de un verdadero pulso de calcio, el que activa
  finalmente la contracción.este pulso de Ca
  tiene una duración de unos 20 ms.
• Para mantener una contracción en el tiempo hacen
  falta varios PA sucesivos, así como varios pulsos
  de Ca y que se mantenga una elevada de
  calcio en el sarcoplasma.

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Estado Muscular

• A la luz de los procesos antes descritos podemos
  afirmar que en el músculo están presentes todos
  los elementos necesarios para que se produzca una
  contracción.sin embargo el músculo no está
  permanentemente contraído.
• De este modo, existe una verdadera permanente
  inhibición de la contracción y esta se produce
  solo cuando se necesita.
• Lo que el estímulo hace es detener la
  inhibición para que la contracción se lleve a
  cabo.

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Resumen

• Para que se formen los puentes cruzados es
  necesario que la cabeza de la miosina se una a
  sitios específicos de la actina G.
• En reposo (bajo Ca) los sitios de la actina no
  pueden ser ocupados porque están cubiertos por la
  tropomiosina.
• Al llegar un estímulo, aumenta la de calcio
  en el sarcoplasma fijándose a la troponina
  fijadora de calcio (TNC).
• Esta unión 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
  iniciándose la contracción.

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Energía para la contracción

• El músculo es una máquina químicaes capaz de
  transformar más del 50 de la energía que le
  aportan los dadores energéticos químicos en
  energía mecánica.
• El dador de energía más inmediato del músculo es
  el ATP.
• El ATP almacenado en las mitocondrias del músculo
  alcanzaría a proveer la energía necesaria para la
  contracción solo durante fracciones de segundo.
• La fuente de ATP para la contracción proviene de
  la FOSFOCREATINA !!!

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Rol del ATP

• El ATP en el músculo interviene en 2 procesos
• - El accionar de las cabezas de miosina.
• - La actividad de las bombas de Ca en el RS

• Una molécula de ATP se fija a la cabeza de
  miosina.
• El ATP se hidroliza (ADP P) y libera Energía.
• La cabeza de miosina se energiza y rota a una
  nueva posición.
• Cuando aumenta el Ca se inicia el fenómeno de
  la contracción.

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Rol del ATP

• Para reiniciar el proceso se necesita liberar
  los puentes de actina-miosina y la cabeza de
  miosina vuelva a su posición original
  activada.para eso se requiere de energía que es
  aportada por una nueva molécula de ATP.
• Las bombas de calcio del RS llevan este desde el
  sarcoplasma de vuelta al interior del RS..este
  fenómeno funciona gracias a una ATPasa calcio
  dependiente (al aumentar la presencia de calcio,
  se activan las bombas).
• EJ.- Al no haber ATP (cadáver) no pueden romperse
  o liberarse los puentes de actina-miosina y el
  músculo permanece contraído (rigor mortis).

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Rol del ATP

• Como hemos visto, el ATP se utiliza tanto en la
  contracción como en la relajación del músculo.
• Fosfocreatina proviene de la creatina ( que
  se forma en el hígado 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 también del trasporte
  del ATP desde el espacio mitocondrial al medio
  sarcoplásmico !!!

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Rol del ATP

• Durante el reposo muscular, el ATP transfiere su
  fosfato a la creatina, reconstituyéndose una
  parte de esta y quedando disponible para la
  contracción muscular.
• Para el músculo esquelético el ATP proviene
  fundamentalmente del metabolismo de la glucosa y
  el glicógeno (la glucosa ingresa al músculo por
  acción de la insulina).
• En menor proporción, el músculo esquelético puede
  utilizar ácidos grasos como fuente de ATPen
  cambio, el músculo cardíaco puede usarlos en una
  proporción mucho mayor.

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próximamente..el Músculo Liso !!!