Músculo e Locomoção
Como os animais transformam energia química em movimento: a maquinaria molecular da contração muscular e a mecânica da natação, voo, corrida e rastejamento.
Definition
Músculo é o tecido contrátil que gera força e movimento pela interação de filamentos de actina e miosina, e locomoção é o movimento autopropulsionado de um animal através de seu ambiente, alcançado pela ação dos músculos em suportes esqueléticos ou hidrostáticos.
Scope
Esta área abrange a fisiologia comparada do músculo e do movimento: a estrutura do músculo e o mecanismo de filamentos deslizantes da contração, a energética e os tipos de fibras musculares, a biomecânica que traduz a força muscular em movimento, e os diversos modos de locomoção e suas eficiências. Abrange os níveis molecular, celular e do animal inteiro, e a forma como o movimento é adaptado ao tamanho do corpo e ao meio. A cobertura é comparativa e mecanicista, e não clínica.
Sub-topics
Core questions
- Como o músculo converte energia química em força e encurtamento?
- Como as fibras musculares diferem em velocidade, resistência à fadiga e suprimento de energia?
- Como a força muscular é traduzida em movimento útil por esqueletos e membros?
- Quais modos de locomoção evoluíram e o que torna o movimento eficiente?
Key theories
- Teoria dos filamentos deslizantes da contração
- O músculo encurta não porque seus filamentos encurtam, mas porque os filamentos de actina e miosina deslizam uns sobre os outros, um modelo proposto independentemente por dois grupos a partir da microscopia de músculo em contração.
- Ciclo das pontes cruzadas
- A força e o deslizamento são produzidos por cabeças de miosina que se ligam repetidamente à actina, puxam, se desprendem e se religam em um ciclo impulsionado pela hidrólise de ATP e regulado pelo cálcio, explicando as propriedades mecânicas do músculo.
Mechanisms
O músculo estriado é construído de sarcômeros nos quais filamentos interdigitados de actina e miosina deslizam uns sobre os outros para encurtar a fibra. A contração é desencadeada quando um potencial de ação libera cálcio do retículo sarcoplasmático, expondo sítios de ligação na actina para que as cabeças de miosina ciclem através de ligação, golpe de força e desprendimento, cada ciclo consumindo ATP. As fibras musculares diferem na velocidade de contração e em se dependem de metabolismo aeróbico ou anaeróbico, resultando em tipos lentos resistentes à fadiga e tipos rápidos e potentes adequados para diferentes tarefas. Os músculos atuam em alavancas esqueléticas ou em esqueletos hidrostáticos para produzir movimento, e a mecânica resultante depende do tamanho do corpo, com a locomoção através da natação, voo, corrida e escavação mostrando custos de transporte característicos. O trabalho comparativo relaciona esses custos ao tamanho do corpo e ao meio, revelando por que cada modo de movimento é eficiente sob suas próprias condições.
Clinical relevance
A compreensão molecular da contração e o estudo comparativo da energética muscular fundamentam a análise do desempenho muscular, da fadiga e do custo energético do exercício e da locomoção. Esta entrada é educacional e não fornece orientação médica.
History
Os estudos termodinâmicos do músculo de A. V. Hill e as propostas independentes da teoria dos filamentos deslizantes por Andrew Huxley com Rolf Niedergerke e por Hugh Huxley com Jean Hanson em 1954 estabeleceram como o músculo se contrai. Biomecanistas comparativos como Robert McNeill Alexander analisaram posteriormente como o músculo impulsiona a diversa locomoção dos animais.
Key figures
- Andrew Huxley
- Hugh Huxley
- Archibald Vivian Hill
- Robert McNeill Alexander
Related topics
Seminal works
- huxley1954
- huxleyhanson1954
- hill2016
Frequently asked questions
- O que diz a teoria dos filamentos deslizantes?
- Ela diz que o músculo encurta porque os filamentos de actina e miosina deslizam uns sobre os outros em vez de encolherem, de modo que os filamentos sobrepostos aumentam sua sobreposição durante a contração.
- Por que alguns músculos são rápidos e outros lentos?
- As fibras musculares diferem em suas proteínas contráteis e suprimento de energia, com fibras rápidas construídas para esforços rápidos e potentes e fibras lentas para trabalho sustentado e resistente à fadiga.