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Organización del control de movimiento para musculatura esquelética

Enfermedad de Hungtington: caudado y putamen, Parkinson: substancia nigra

ALS

Kandel, cap 34

Unidad de contracción Muscular: Unidad Motora

Una otoneurona y todas las fibras que inerva (100 a 1000 fibras musculares)

Una conducta refleja simple controlada por conecciones entre neuronas sensoriales y motoras

Kandel cap 12

Organización somatotópica de la corteza motora

Las motoneuronas en la espina dorsal estan “ordenadas”

Unidad motora: una motoneurona y todas las fibras musculares que contacta.

Tensión desarrollada depende de activación de las unidades

Miosina-

ATPasa, pH neutro

Miosina-

ATPasa, pH acido

NADH deshidrogenasa

Tipo I: rojas lentas (S), Tipo II A: rápidas resistentes a fatiga (FR) y tipo II B: rápidas fatigables (FF)

Criterios generales: Metabolismo y rapidez de la contraccion.

Parametros evaluados: diámetro, irrigación, cantidad de mitocondrias, niveles de mioglobina, cinética de la miosina ATPasa, cantidad de retículo, cantidad de Ca-ATPasa en RS, reservas de glicógeno

Tipo I

Gastrocnemius de gato

Corte transversal, tinción para capilares

Tension isometrica

Tension isotonica

La longitud del músculo no cambia

El músculo se acorta

Contracciones isométricas (longitud constante) e isotónicas (carga constante)

Tensión isométrica

Registros en unidades motoras del gastrocnemius de gato

Estim a frecuencia caracteristica de cada una

Estim.con 40 pps por 0.33 s, cada s

Mayor R, por lo tanto el efecto de la corriente sináptica es mayor

Las características cinéticas del twitch son modificables

Mecanismo Molecular de la Contracción

Posibilidades

Que se acorten los filamentos

Que se interdigiten los filamentos

Aspectos estructurales, microscopia electronica

(Difraccion rayos X)

A specially constructed microscope in which the entering light is split into two beams which pass through the specimen and are recombined in the image plane where the interference effects make the transparent (invisible) refractile object details become visible as intensity differences; permits measurements of light retardation, index of refraction, and thickness and mass of specimen; it is useful in the examination of living or unstained cells.

Microscopio de interferencia

Nature 173: 971-973, 1954 AF Huxley, Niedergerke

Nature 173: 973-976, 1954 H Huxley, Hanson

El sarcomeroMiosina: 11 nm, actina 5 nm

Se extrae miosina

A

I

Z

Se extrae miosina

Identificacion de componentes del sarcomero (miofibrillas de un homogenizado)

H y H, 1954

Acortamiento inducido por ATP ( y estiramiento inducido por….)

H Y H, 1954

(contraste aumentado)

H y N, 1954

Estiramiento pasivo Tetano isotonico

Celulas musculares individuales

Miosina

Actina

Caracteristicas Moleculares de las Proteinas Involucradas

Algunos componentes de las miofibrillas

Titina, creatina quinasa, prot. M, prot. C, paramiosina,Nebulina, etc.

Diferencias: dominios de union a diferentes ligandos

Filamentos de actina, tincion negativa

G actina: 42 KD

Actina + HMM

Tn C, Tn T, Tn I

Interaccion de titina con los filamentos de actina y miosina

PM: 3-3,7 Mda

“Resorte molecular” que da cuenta de parte de la tension pasiva

PNAS 100: 12688-12693, 2003

Aspectos Mecanicos

La longitud del músculo no cambia

El músculo se acorta

Contracciones isométricas (longitud constante) e isotónicas (carga constante)

Sartorius semitendinosus

Elasticidad del (los) puente(s)

Generacion de fuerza por miosina ligada? nuevas cabezas?

Lo que ocurre en un sarcomero no es identico al total?

Aspectos Bioquimicos

Estado “contraido”

Estado “relajado”

Rigor Mortis

M-ATPasa0,01 ATP/seg

M+Factina 4,5 ATP/seg in vitro, 6,3 ATP/seg in vivo

[NADH] prop Abs 340 nm

rapida rapida lenta

http://research.biology.arizona.edu/myosin/default.html

Cadenas livianas

“estiramiento para tocar la cuerda”

acomodamiento

afianzar, amartillar

liberacion de Pi permite movimiento

ATP cambia forma de M y se libera de actina

freno

Mutantes con dif cineticas de union y desunion

Regulacion por Calcio

La posición de la tropomiosina con respecto a actina cambia cuando hay calcio alto

Estudios recientes: Intercambio de Tn en miofibrillas aisladas J Phys 552.3: 917-931, 03

Regulacion por calcio en musculo liso

La Pinza Optica

Fuerzas: presión de radiación que surgen del momentum de la luz. (PNAS 94: 4853-4860, 1997)

Nature

Cellular Microbiol 8: 23-3-2, 2006

Movimiento polarizado