Estructura de nucleósidos y nucleótidos

Fisiología Molecular:
Contracción muscular

Organización del sarcómero

Componentes moleculares

Sistemas de filamentos

Mecanismo de la contracción

Modelo de filamentos deslizantes

Estructura y función de la miosina-ATPasa

Tropomiosina/Troponina y Ca2+

Acoplamiento excitación contracción

Potencial de acción muscular

Homeostasis del Ca2+ en R. sarcoplásmico.

Canales DHP y RyR: m. esqulético y cardíaco

Fuerza de contracción y control motor

Curva de fuerza

Unidades motoras

Control neural

Metabolismo muscular en ejercicio

Fuentes de energía y combustibles

Tipos de fibras

Deuda de O2

Contracción del músculo liso

Organización del sarcómero

Acoplamiento excitación-contracción

Relajación

Control motor en m. liso

Unidades motoras

Actividad miogénica

Motilidad basada en actina y miosina

Micrografía electrónica de músculo estriado

Organización del músculo estriado

Fibra muscular

miofibrilla

sarcómero

Túbulos transversos

núcleo

sarcolema

mitocondrias

miofibrillas

retículo sarcoplásmico

aberturas de túbulos t

Filamentos finos
actina

Filamentos gruesos
miosina

Disco Z

Banda A

Banda I

zona H

Sarcómero

≈ 2 µm

línea M

Línea M

surco

ATP∙Mg2+

surco

N

IV

III

II

I

Monómero: actina G

4 dominios / 2lóbulos

Todo α

ATP esencial (estabilidad)

N-terminal unión a miosina

Actina: dinámica de filamentos

Interacción con 4 vecinos

contactos hidrófobos

contactos electrostáticos

unión a
miosina

Filamentos: actina F

Doble hélice (28 mer, 36 nm; 7/9 nm ancho)

ATP esencial (estabilidad)

Polarizados

micrografías EM con tinción negativa

7 nm

9 nm

36 nm

N

N

N

N

Extremo ⊕

Extremo ⊖

surco

Extremo ⊕

Extremo ⊖

Baja Cc
rápida

Alta Cc

lenta

polimerización

despolimerización

Músculo: filamentos finos

+

-

Componentes

Actina F (estructura)

Nebulina (longitud)

Tropomiosina

Troponina

CapZ

Tropomodulina

Propiedades

Polarizado (+ a disco Z)

Longitud uniforme (nebulina)

Estabilidad (bloqueo)

Tropomodulina

Bloqueo ⊖

(estabilidad)

Troponina
T, I, C

(sensor Ca2+)

CapZ

bloqueo ⊕ (estabilidad)

entrecruzamiento

Tropomiosina

inhibe unión a miosina

Actina F

nebulina
control de longitud

DiscoZ

α-actinina, desmina, vimentina

anclaje y

entrecruzamiento

Nebulina

Muy larga (Mr≈700 kD)

Filamento no elástico

Dominio repetido (unión actina)

Anclado en disco Z
(regla molecular)

bloqueo

regulación

bisagras

CL esencial

hélice enrollada

cabeza motora

HMM

LMM

motivos IQ

ensamblaje

repeticiones de 28 aa

S1

S2

cadena pesada

95 nm

65 nm

16.5 nm

6.5 nm

2 nm

micrografía EM

P

CL reguladora

La molécula de miosina II muscular

quimotripsina

papaína

Componentes

2 cadenas pesadas (230kDa)

4 cadenas ligeras: 2R+2E (20 kD)

Escalonamiento
en fil grueso

Hs M-IC

127 kD

Gg M-II músculo

223 kD

Rn M-V

212 kD

Ss M-VI

145 kD

Hs M-VIIa

250 kD

Hs M-IXb

230 kD

Bt M-X

230 kD

SH3

Dineína

MyTH4

MyTH4

MyTH4

Zn2+

Dominios PH

Dominio motor

Motivos IQ

unión a calmodulina

CC

CC

CC

CC

CC

CC

talina

talina

Rho GAP

talina

CC

MB

La familia de las miosinas

zona desnuda

cabezas de miosina

Musculo: filamentos gruesos

Propiedades

Polarizado: bipolar

Longitud uniforme

Asociación colas lado-a-lado
(proteínas cementantes)

Paramiosina

proteína C

proteína M

Linea M

≈325 nm

Intervalo 14.3 nm
(rep 28 aa)

Estructura del sarcómero

banda A

banda I

banda I

zona H

línea Z

línea Z

línea M

Disco Z

Disco Z

nebulina

PEVK

fosforilación

titina quinasa

N

N

fosforilación

PEVK

P

P

1

27,000

Ig
tándem

Ig
tándem

x7 Ig/FNIII

x11 Ig/FNIII

D. quinasa

Dom. elástico

Organización del sarcómero

Determinantes

Titina: elesticidad y longitud total (2x)

Miosina: filamentos gruesos (banda A)

Nebulina: longitud fil. finos (banda I) (2x)

≈ 1 µm
(depende del músculo)

Anclaje del sarcómero

Red de desmina
(sinemina/Z, esquelemina/M)

Anclaje a la membrana: distrofina
(y matriz extracelular)

Triple hélice

Transmisión de tensión

Estructura de nucleósidos y nucleótidos

Fisiología Molecular:
Contracción muscular

Organización del sarcómero

Componentes moleculares

Sistemas de filamentos

Mecanismo de la contracción

Modelo de filamentos deslizantes

Estructura y función de la miosina-ATPasa

Tropomiosina/Troponina y Ca2+

Acoplamiento excitación contracción

Potencial de acción muscular

Homeostasis del Ca2+ en R. sarcoplásmico.

Canales DHP y RyR: m. esqulético y cardíaco

Fuerza de contracción y control motor

Curva de fuerza

Unidades motoras

Control neural

Metabolismo muscular en ejercicio

Fuentes de energía y combustibles

Tipos de fibras

Deuda de O2

Contracción del músculo liso

Organización del sarcómero

Acoplamiento excitación-contracción

Relajación

Control motor en m. liso

Unidades motoras

Actividad miogénica

Contracción muscular:
Modelo de filamentos deslizantes

Banda A

Banda I

relajado

contraído

disco Z

disco Z

Acortamiento del sarcómero
≈ 30 % cada uno

Actividad ATPasa de misosina

Miosina(ADP)∙Actina

Miosina(ATP)

Miosina(ADP+Pi)

Miosina(ADP)

Actina

ATP

ADP

Pi

Pi

alta afinidad

baja afinidad

ATP

ADP

liberación de Pi
estimulada

X 200

Miosina es una ATPasa activada por actina

Estructura del fragmento S1 (motor) de miosina

Estructura del fragmento S1
de miosina (motor)

unión a actina

región de 50 kDa

región de 25 kDa

cadena ligera esencial

cadena ligera reguladora

región de 20 kDa, ‘brazo’

dominio superior

dominio inferior

Surco

bolsillo del nucleótido

ATP

ADP

Forma ADP
alta afinidad

Forma ATP
baja afinidad

Surco cerrado

Surco abierto

G457

Pi

Miosina(ADP+Pi)·Actina

Miosina(ADP)·Actina

12 nm

-

+

-

+

El "golpe de fuerza" de la miosina

Generación de trabajo por la ATPasa miosina

la re-asociación genera el golpe de fuerza

la unión de ATP rompe la asociación

ADP

ATP

Pi

1

2

3

4

5

6

la ATPasa es irreversible porque 5 es mecánicamente inestable

Asociación
débil (lento)

amartillado
espontáneo
(brazo acodado)

Se une
a +2

Control de la contracción por tropomiosina-troponina

[Ca2+]i < 1µM

[Ca2+]i > 1µM

Tropomiosina

Troponina

T I C

troponina C

cambio conformacional

unión

actina-miosina

bloqueada

relajación

contracción

Control de la interacción
actina-miosina

Estructura de nucleósidos y nucleótidos

Fisiología Molecular:
Contracción muscular

Organización del sarcómero

Componentes moleculares

Sistemas de filamentos

Mecanismo de la contracción

Modelo de filamentos deslizantes

Estructura y función de la miosina-ATPasa

Tropomiosina/Troponina y Ca2+

Acoplamiento excitación contracción

Potencial de acción muscular

Homeostasis del Ca2+ en R. sarcoplásmico.

Canales DHP y RyR: m. esqulético y cardíaco

Fuerza de contracción y control motor

Curva de fuerza

Unidades motoras

Control neural

Metabolismo muscular en ejercicio

Fuentes de energía y combustibles

Tipos de fibras

Deuda de O2

Contracción del músculo liso

Organización del sarcómero

Acoplamiento excitación-contracción

Relajación

Control motor en m. liso

Unidades motoras

Actividad miogénica

Control de la contracción por Ca2+ en el músculo estriado

Túbulo T

nervio

despolarización

canal de Ca2+

ATP

ADP + Pi

retículo sarcoplásmico

canal de liberación de Ca2+

bomba de Ca2+
SERCA

Canal L
(DHP)

Acoplamiento excitación-contracción

Acopl. excitación-contracción: potencial de acción muscular

AP delayed
& slow

AP slow with plateau

AP

Acoplamiento excitación-contracción

Estructura de nucleósidos y nucleótidos

Fisiología Molecular:
Contracción muscular

Organización del sarcómero

Componentes moleculares

Sistemas de filamentos

Mecanismo de la contracción

Modelo de filamentos deslizantes

Estructura y función de la miosina-ATPasa

Tropomiosina/Troponina y Ca2+

Acoplamiento excitación contracción

Potencial de acción muscular

Homeostasis del Ca2+ en R. sarcoplásmico.

Canales DHP y RyR: m. esqulético y cardíaco

Fuerza de contracción y control motor

Curva de fuerza

Unidades motoras

Control neural

Metabolismo muscular en ejercicio

Fuentes de energía y combustibles

Tipos de fibras

Deuda de O2

Contracción del músculo liso

Organización del sarcómero

Acoplamiento excitación-contracción

Relajación

Control motor en m. liso

Unidades motoras

Actividad miogénica

Músculo: generación de tensión

Reposo

Isométrico

Sarcómeros contraídos

Elásticos tensionados

Sin acortamiento

Isotónico

Sarcómeros más contraídos

Elásticos ya tensionados

Acortamiento del músculo

sarcómeros

elementos
elásticos

Longitud del músculo

Tipos de contracción muscular

Tensión, % del máximo

acortamiento

estiramiento

Longitud
en reposo

2.1 µm

2.6 µm

1.2 µm

3.6 µm

x3.0

x0.5

La tensión es proporcional al solapamiento

(puentes cruzados)

Musculo: curva tensión longitud

Control motor: unidad motora

Unidad motora: Fibras inervadas por una motoneurona

Fibras individuales todo-o-nada

Fibras dispersas (gradación)

Umbrales diversos (gradación)

Fibras asíncronas (gradación y fatiga)

Médula espinal

nervio
motor

Axones individuales

Regulación de la tensión:

Frecuencia de disparo

Patrón de disparo

Reclutamiento de unidades

Fatiga asíncrona

Divergencia:

1:1 en finos
(dedos)

1:200 en potentes
(piernas)

Control motor:
regulación de la tensión muscular

Reclutamiento de fibras

Bajo - alto umbral

Lentas - rápidas

Fatiga asíncrona

Frecuencia de descarga

Patrón de descarga

Sumación:
músculo no relaja entre estímulos

Tétanos fusionado

Rango normal

Tétanos
no fusionado

Potenciación
post-tetánica
(Ca2+ residual)

(tensión constante)

lentas

rápidas

todas

estímulo

Correciones
rápidas

Individuales: músculo relaja entre estímulos

Estructura de nucleósidos y nucleótidos

Fisiología Molecular:
Contracción muscular

Organización del sarcómero

Componentes moleculares

Sistemas de filamentos

Mecanismo de la contracción

Modelo de filamentos deslizantes

Estructura y función de la miosina-ATPasa

Tropomiosina/Troponina y Ca2+

Acoplamiento excitación contracción

Potencial de acción muscular

Homeostasis del Ca2+ en R. sarcoplásmico.

Canales DHP y RyR: m. esqulético y cardíaco

Fuerza de contracción y control motor

Curva de fuerza

Unidades motoras

Control neural

Metabolismo muscular en ejercicio

Fuentes de energía y combustibles

Tipos de fibras

Deuda de O2

Contracción del músculo liso

Organización del sarcómero

Acoplamiento excitación-contracción

Relajación

Control motor en m. liso

Unidades motoras

Actividad miogénica

Músculo: mantenimiento de [ATP]

Músculo: fuentes de energía

Tipos de fibras musculares

Tipo I

Contracción lenta

Oxidativas

Pequeño Ø

Oscuras (mioglobina)

Resitentes

Tipo II

Contracción rápida

Glicolíticas

gran Ø

Pálidas

Fatigables

Características de los tipos
de fibras musculares

Músculo: reservas energéticas

Músculo: Deuda de O2

Estructura de nucleósidos y nucleótidos

Fisiología Molecular:
Contracción muscular

Organización del sarcómero

Componentes moleculares

Sistemas de filamentos

Mecanismo de la contracción

Modelo de filamentos deslizantes

Estructura y función de la miosina-ATPasa

Tropomiosina/Troponina y Ca2+

Acoplamiento excitación contracción

Potencial de acción muscular

Homeostasis del Ca2+ en R. sarcoplásmico.

Canales DHP y RyR: m. esqulético y cardíaco

Fuerza de contracción y control motor

Curva de fuerza

Unidades motoras

Control neural

Metabolismo muscular en ejercicio

Fuentes de energía y combustibles

Tipos de fibras

Deuda de O2

Contracción del músculo liso

Organización del sarcómero

Acoplamiento excitación-contracción

Relajación

Control motor en m. liso

Unidades motoras

Actividad miogénica

Músculo liso: organización fibrilar

Elementos:

F. tensión (actina)

F. intermedios (vimentina, desmina)

Cuerpos densos

Placas de adhesión

Globular al contraer

contracción

Sin organización regular (no estriado)

Relajado: red de fibras

Fibras de tensión
(Haces de citoesqueleto de actina)

Cuerpos densos
organizadores (disco Z)
α-actinina, desmina

Fibras de miosina
(fil gruesos)

Placas de adhesión
organizadores

α-actinina, vinculina. desmina

Red de tensión

anclaje
(membrana, extracelular)

anclaje

anclaje

contracción

Unidad de contracción
relajada

Unidad de contracción
relajada

contraída

Miosina camina
largas distancias
(no hay sarcómero)

Actina·TM·Caldesmon

Actina·TM·Miosina

Caldesmon

Relajado

Activo

Caldesmon-P

Caldesmon·Ca2+·Calmodulina

Ca2+

PKC

Ca2+

-P

Calmodulina

Músculo liso: activación
de la maquinaria contractil

Inactiva

Activa

ATP

ADP

PKC

MLCK

Ca2+

calmodulina

quinasa Rho

proteína G Rho

S19

T9

Actina/Caldesmón

Miosina/MLCK

Inactiva

Caldesmón sustituye troponina

Actividad ATPasa de miosina

Mecanismo principal

Contracción en músculo liso: características

Lenta
(retrasado y despacio)

Fuerza

Aeróbica
(poco consumo O2)

No fatiga

Mecanismo de cerrojo

Múltiples vías de activación

1/10-1/300 del esquelético

1.5-2 veces del esquelético

Velocidad de contracción delas tres clases de músculo

Miosina desfosforilada
rigor (puentes cruzados)

Estructura de nucleósidos y nucleótidos

Fisiología Molecular:
Contracción muscular

Organización del sarcómero

Componentes moleculares

Sistemas de filamentos

Mecanismo de la contracción

Modelo de filamentos deslizantes

Estructura y función de la miosina-ATPasa

Tropomiosina/Troponina y Ca2+

Acoplamiento excitación contracción

Potencial de acción muscular

Homeostasis del Ca2+ en R. sarcoplásmico.

Canales DHP y RyR: m. esqulético y cardíaco

Fuerza de contracción y control motor

Curva de fuerza

Unidades motoras

Control neural

Metabolismo muscular en ejercicio

Fuentes de energía y combustibles

Tipos de fibras

Deuda de O2

Contracción del músculo liso

Organización del sarcómero

Acoplamiento excitación-contracción

Relajación

Control motor en músculo liso

Unidades motoras

Actividad miogénica

Tipos de control neural de m. liso

Unitario

inervación única común

Músculo sincitial

Respuesta conjunta

Multiunitario

inervación única individual

Músculo no sincitial

Respuesta individual

Una solo unidad motora controla la masa de tejido

Propagación:

Difusión extracelular de NT

acoplamiento eléctrico
(conexinas)

Múltiple unidades motoras controlan el músculo

Regulación fina

Estimulación en músculo liso

Estimulación eléctrica

neurogénica/miogénica

Canales de Ca2+ en la membrana

Estimulación humoral

Reservorios intracelulares de Ca2+

Ondas lentas

Actividad marcapasos

Enrique Castro

2004-04-22T12:40:06

Enrique Castro