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BIOQUÍMICA DE LA CONTRACCIÓN MUSCULAR

BIOQUÍMICA DE LA CONTRACCIÓN MUSCULAR. Prof. Dr. Marcelo O. Lucentini. BIOQUÍMICA DE LA CONTRACCIÓN MUSCULAR. Objetivos docentes: Repasar la organización estructural de la fibra muscular;

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BIOQUÍMICA DE LA CONTRACCIÓN MUSCULAR

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Presentation Transcript

  1. BIOQUÍMICA DE LA CONTRACCIÓN MUSCULAR Prof. Dr. Marcelo O. Lucentini

  2. BIOQUÍMICA DE LA CONTRACCIÓN MUSCULAR • Objetivos docentes: • Repasar la organización estructural de la fibra muscular; • Caracterizar las proteínas musculares contráctiles y destacar su participación en la contracción muscular; • Estudiar el ciclo de contracción-relajación, desde el punto de vista bioquímico; • Regulación; importancia del calcio.

  3. BIOQUÍMICA DE LA CONTRACCIÓN MUSCULAR • El músculo es el principal transductor bioquímico que convierte la energía potencial (química) en energía cinética (mecánica).

  4. BIOQUÍMICA DE LA CONTRACCIÓN MUSCULAR • CREATINA FOSFOCREATINA GLUCÓGENOLISIS BETA-OXIDACIÓN GLÚCIDOS ATP LÍPIDOS CETÓLISIS GLUCÓLISIS PROTEÍNAS CATABOLISMO PROTEICO

  5. ORGANIZACIÓN MUSCULAR: MÚSCULO FASCÍCULO FIBRA MUSCULAR MÍOFIBRILLA MÍOFILAMENTOS

  6. FIBRA MUSCULAR: • Unidad estructural y funcional del músculo estriado. Constituída por: • Sarcolema; • Sarcoplasma; • Retículo Sarcoplasmático; • Gránulos de glucógeno; • Lípidos; • Mioglobina; • Fosfocreatina; • Proteínas contráctiles.

  7. ORGANIZACIÓN MUSCULAR: • El sarcómeroes la unidad funcional del músculo y está comprendido entre dos líneas Z… 2 µm Míofibrilla

  8. DISPOSICIÓN DE LOS FILAMENTOS EN EL MÚSCULO ESTRIADO: Músculo relajado Los sarcómeros se acortan con la contracción Músculo contraído Las bandas H e I se acortan

  9. ORGANIZACIÓN MUSCULAR: • Las míofibrillas, vistas con microscopia electrónica, están constituídas por 2 clases de míofilamentos: gruesos y finos. Filamentos gruesos Filamentos finos

  10. ORGANIZACIÓN MUSCULAR: • Los filamentos gruesos, confinados a la banda A, se componen principalmente de miosina.

  11. ORGANIZACIÓN MUSCULAR: • Los filamentos delgados se ubican sobre la banda I y se extienden hasta la banda A, pero no abarcan la zona H. • Poseen: actina, tropomiosina y troponina

  12. ORGANIZACIÓN MUSCULAR:

  13. PROTEÍNAS CONSTITUYENTES DE LAS MÍOFIBRILLAS: • Miosina; • Actina; • Tropomiosina; • Troponina; •  - actinina, armazón estructural básico de la línea M…

  14. MÍOFILAMENTOS GRUESOS: • D: 100 Å y L: 1,5 m • Constituído x 400 moléculas de miosina; • 6 cadenas polipeptídicas helicoidales enrolladas (2 pesadas y 4 livianas); • Cuello; • Cabeza.

  15. MÍOFILAMENTOS FINOS: • D: 70 Å y L: 1,6 m • Constituído por al menos 3 proteínas: • Actina (Principal) • Troponina • Tropomiosina • Otras: • Nebulina -Titina

  16. FILAMENTO FINO Troponina Actina G Tropomiosina CADENA DE ACTINA

  17. TROPOMIOSINA: • La tropomiosina es una proteína fibrosa que, en forma de dímeros alargados, se sitúa sobre el surco de la hélice de actina F o cerca de éste.

  18. TROPOMIOSINA: • La tropomiosina tiene sitios específicos de unión a la actina, que a su vez, permitirán su unión a la miosina.

  19. TROPOMIOSINA: • Unidas a la tropomiosina existen tres proteínas denominadas troponinas I, C y T; el conjunto de estas cuatro proteínas inhibe la unión de las cabezas de miosina a la actina a menos que haya catión calcio a concentraciones en torno a 10-7 M.

  20. TROPONINAS Y SUS FUNCIONES: • La troponina-T se une a la tropomiosina y a la TpI y a la Tp-C; • La troponina-I inhibe la interacción actina-F-miosina, la ATPasa y también, se une a TpI y TpC; • La troponina-C se une al calcio y es estructural y funcionalmente análoga al a calmodulina.

  21. TROPONINAS:

  22. TITINA Y NEBULINA:

  23. ORGANIZACIÓN MUSCULAR:

  24. INTERACCIÓN ACTINA-MIOSINA: S1

  25. MECANISMO MOLECULAR DE LA CONTRACCIÓN NEUROMUSCULAR: • La contracción muscular consiste en la unión y separación cíclicas entre el fragmento S1 de la cabeza de miosina y los filamentos de actina F. S1

  26. MECANISMO MOLECULAR DE LA CONTRACCIÓN NEUROMUSCULAR: • El modelo defilamentos deslizantesy puentes cruzadoses la base de la contracción muscular…

  27. MECANISMO MOLECULAR DE LA CONTRACCIÓN NEUROMUSCULAR: • Los puentes cruzados surgen a intervalos de 14 nm a lo largo de los filamentos gruesos. • Los dos polos de los filamentos gruesos están separados por un segmento de 10 nm denominado banda M. M

  28. MECANISMO MOLECULAR DE LA CONTRACCIÓN NEUROMUSCULAR:

  29. MECANISMO MOLECULAR DE LA CONTRACCIÓN NEUROMUSCULAR: • 1. Neurona Motora; • 2. Acetilcolina; • 3. Aumento de la conductancia al sodio en la placa terminal; • 4. Generación de potencial de acción y despolarización a través de las líneas Z; • 5. Liberación de calcio; quedan expuestos sitios de unión actina-miosina; • 6. Fijación de calcio a la troponina C.

  30. MECANISMO MOLECULAR DE LA CONTRACCIÓN NEUROMUSCULAR: • 7. El cambio conformacional se traslada a las troponinas I y T; • 8. En su posición de reposo, la tropomiosina bloquea los sitios de la actina en los cuales se fija la miosina e impide la formación de puentes transversales;

  31. MECANISMO MOLECULAR DE LA CONTRACCIÓN NEUROMUSCULAR: • 9. Se produce un desplazamiento de la hebra de tropomiosina en el surco helicoidal del filamento de actina; • 10. Quedan expuestos los sitios de actina;

  32. MECANISMO MOLECULAR DE LA CONTRACCIÓN NEUROMUSCULAR: “Efecto de remo” • 11. La interacción actina-miosina provoca un deslizamiento del filamento delgado hacia el centro del sarcómero.

  33. MECANISMO MOLECULAR DE LA CONTRACCIÓN NEUROMUSCULAR: • Latensióndesarrollada durante la contracción muscular es proporcional a la superposición de los filamentos, así como al número de puentes cruzados que se forman...

  34. UNIÓN-SEPARACIÓN CÍCLICA DE ACTINA Y MIOSINA: • 1. En la fase de relajación muscular, el S-1 de la cabeza de miosina, hidroliza el ATP a ADP y Pi, que permanecen unidos. • ATP-MIOSINA ADP-Pi-MIOSINA H2O

  35. UNIÓN-SEPARACIÓN CÍCLICA DE ACTINA Y MIOSINA: • 2. Cuando la contracción muscular es estimulada, la actina queda expuesta y el S-1 de la cabeza de miosina se une a ella. • ADP-Pi-MIOSINA ACTINA-MIOSINA-ADP-Pi ACTINA

  36. UNIÓN-SEPARACIÓN CÍCLICA DE ACTINA Y MIOSINA: • 3. La formación del complejo promueve la liberación de Pi, lo cual origina el impulso de activación. • ACTINA-MIOSINA-ADP-Pi • ACTINA-MIOSINA + ADP + Pi

  37. UNIÓN-SEPARACIÓN CÍCLICA DE ACTINA Y MIOSINA: • 4. Otra molécula de ATP se une al S-1 de la cabeza de la miosina, formando un complejo actina-miosina-ATP. • ACTINA-MIOSINA • ACTINA-MIOSINA-ATP

  38. UNIÓN-SEPARACIÓN CÍCLICA DE ACTINA Y MIOSINA: • 5. El complejo miosina-ATP tiene poca afinidad por la actina, la cual es liberada (relajación). • ACTINA-MIOSINA-ATP • ATP-MIOSINA ACTINA

  39. UNIÓN-SEPARACIÓN CÍCLICA DE ACTINA Y MIOSINA: H2O ATP-MIOSINA 1 ADP-Pi-MIOSINA 5 ACTINA ACTINA 2 ACTINA-MIOSINA-ATP ACTINA-MIOSINA-ADP-Pi 4 ATP 3 ADP + Pi ACTINA-MIOSINA

  40. CALCIO Y CONTRACCIÓN MUSCULAR: • Sarcolema Túbulo T Canal libera-dor Receptor de dihidropiridina Cisterna Cisterna Ca++ Ca++ Calsecuestrina Ca++ Ca++ Ca++ATPasa Sarcómero

  41. METABOLISMO DE LA FIBRA MUSCULAR • Lic. Sofía Castiñeyras

  42. PROPIEDADES DE LA FIBRA MUSCULAR:

  43. PROPIEDADES DE LA FIBRA MUSCULAR: • La fuerza de un músculo queda determinada principalmente por su tamaño, con una fuerza contráctil máxima de 3 a 4 kg/cm2 de la superficie transversal del músculo.

  44. PROPIEDADES DE LA FIBRA MUSCULAR: • La potencia de la contracción muscular es una medida de la cantidad de trabajo realizado en la unidad de tiempo.

  45. PROPIEDADES DE LA FIBRA MUSCULAR: • La resistencia depende de la cantidad de glucógeno que se ha almacenado en el músculo antes del ejercicio. • La resistencia mejora con una dieta rica en glúcidos…

  46. PROPIEDADES DE LA FIBRA MUSCULAR: • Cuando los atletas corren a velocidades típicas de carrera de maratón, su resistencia es aproximadamente: • Dieta rica en glúcidos: 240´ • Dieta mixta: 120´ • Dieta rica en grasa: 85´

  47. PROPIEDADES DE LA FIBRA MUSCULAR: • Sistema de la fosfocreatina: • Creatina + ATP Fosfocreatina + ADP • Se utiliza para actividades físicas de intensidad máxima y corta duración; • Los fosfágenos pueden proporcionar la potencia muscular máxima durante 8 a 10 segundos, casi lo suficiente para una carrera de 100 metros.

  48. PROPIEDADES DE LA FIBRA MUSCULAR: • Sistema de los fosfágenos casi exclusivamente: • 100 metros llanos; saltos; levantamiento de pesas; buceo • Sistema de los fosfágenos y del glucógeno-lactato: • 200 metros llanos; basket; beisbol; hockey sobre hielo.

  49. PROPIEDADES DE LA FIBRA MUSCULAR: • Sistema del glucógeno-lactato principalmente: • 400 metros llanos; 100 metros natación; tenis; fútbol. • Sistema del glucógeno-lactato y aeróbico: • 800 m llanos; 200 m natación; 1500 patinando; boxeo; 200 m remos; carrera de 1500 m; carrera de 2 km; 400 m de natación.

  50. RECUPERACIÓN DEL GLUCÓGENO MUSCULAR: • Contenido en glucógeno muscular (g/kg de músculo) Dieta rica en glúcidos 0 0 48 Horas de recuperación

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