Arquitetura muscular I

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Arquitetura muscular I
Apresentação
Nesta Unidade de Aprendizagem serão abordados os conceitos que envolvem a arquitetura 
muscular, que compreende o arranjo das fibras musculares e que repercute significativamente 
sobre a função muscular. Serão abordados com detalhes os parâmetros de volume muscular e área 
de secção transversa. 
Bons estudos.
Ao final desta Unidade de Aprendizagem, você deve apresentar os seguintes aprendizados:
Definir o que é a arquitetura muscular e a sua importância na função muscular.•
Distinguir o que é volume muscular e área de secção transversa.•
Identificar a influência da área de secção transversa nas relações força x comprimento e força 
x velocidade.
•
Infográfico
Este Infográfico ilustra o que é a arquitetura muscular, os parâmetros de volume muscular, a área 
de secção transversa e a relação direta com a capacidade de produção de força.
Conteúdo do livro
Para que seja possível dar mais atenção a aspectos importantes sobre as variáveis distância 
percorrida e deslocamento, acompanhe os trechos do livro-base Estrutura e Função do Sistema 
Musculoesquelético, de James Watkins.
Para tanto, leia o texto a partir do subtítulo Arquitetura e função do músculo.
Sobre o Autor
James Watkins, PhD, leciona anatomia funcional e biomecânica na
Scottish School of Sports Studies, na University of Strathclyde, em
Glasgow, Escócia, onde trabalhou como chefe de departamento de
1989 a 1994.
Suas publicações contabilizam mais de 70 trabalhos em revis-
tas acadêmicas e quatro livros. É membro do conselho consultivo
do Journal of Sports Sciences e do conselho editorial do European Journal
of Physical Education e do British Journal of Physical Education. Perten-
ceu ao conselho da seção de Biomecânica da British Association of
Sport and Exercise Sciences de 1993 a 1996.
Seu PhD em biomecânica foi conferido pela University of Leeds,
Inglaterra, em 1975.
Catalogação na publicação: Poliana Sanchez de Araujo – CRB 10/2094
W336e Watkins, James.
Estrutura e função do sistema musculoesquelético [recurso
eletrônico] / James Watkins ; tradução: Jacques Vissoky ;
revisão técnica: Aylton José Figueira Júnior. – Porto Alegre :
Artmed, 2014.
Editado também como livro impresso em 2001.
ISBN 978-85-8271-141-5
1. Anatomia – Músculos. 2. Articulação. 3. Biomecânica.
I. Título.
CDU 611.73
258 JAMES WATKINS
do tamanho da carga externa. Quanto maior ela for (em relação à força
isométrica do músculo), maior será a velocidade de alongamento. Quanto
maior a velocidade de alongamento, maior o efeito do reflexo de
estiramento e, por conseguinte, maior a força produzida pelo músculo.
Quando a força externa exceder a força máxima do músculo, ele e seu
tendão estarão lesionados. A relação entre a velocidade de encurtamento
ou de alongamento e a força muscular é referida como a relação força-velo-
cidade (Figura 8.26). A Figura 8.27 mostra o efeito da relação força-veloci-
dade sobre a relação comprimento-tensão de uma unidade músculo-ten-
dão. A figura mostra que, em qualquer comprimento, quanto maior a ve-
locidade de encurtamento, menor a tensão e, quanto maior a velocidade
de alongamento, maior a tensão.
A quantidade de força gerada por uma unidade músculo-tendão
depende do seu comprimento no momento da estimulação (relação com-
primento-tensão) e da velocidade na qual o comprimento muda com a
contração (relação força-velocidade).
Arquitetura e Função do Músculo
Todos os músculos são feitos de fibras musculares, tendo o comprimento
e a orientação das fibras (penadas ou não-penadas) um efeito considerá-
vel sobre a função muscular. As relações fundamentais entre a arquitetura
e a função muscular são que a excursão (a distância que o músculo pode
Relação força-velocidade: a re-
lação entre a velocidade de en-
curtamento ou de estiramento e
a tensão em um músculo
Figura 8.27. O efeito das velocidades de encurtamento e de estiramento sobre a relação comprimento-
tensão no músculo esquelético. A e B mostram contrações excêntricas: a velocidade de alongamento
em A > B; C e D mostram contrações concêntricas: a velocidade de encurtamento em C < D; I mostra a
curva de tensão isométrica.
Comprimento em repouso (%)
Tensão
Figura 8.26. A relação força-velocidade no mús-
culo esquelético.
Força
isométrica (%)
Velocidade de
alongamento
(excêntrica)
Velocidade de
encurtamento
(concêntrica)
, , , ,
ESTRUTURA E FUNÇÃO DO SISTEMA MUSCULOESQUELÉTICO 259
encurtar) e a velocidade de encurtamento são proporcionais ao comprimento da fibra e a força
é proporcional à área transversal total fisiológica das fibras musculares (Lieber e Bodine-Fowler,
1993).
Todas as fibras musculares são formadas de sarcômeros similares, e o número de
sarcômeros determina o comprimento de uma fibra muscular. Cada sarcômero em uma fibra
muscular é capaz de encurtamento na mesma medida de todos os outros sarcômeros na fibra
muscular. Conseqüentemente, a excursão da fibra muscular é igual à soma das excursões de
todos os sarcômeros individualmente; quanto maior o número de sarcômeros, mais longa a
fibra muscular e maior a excursão. A excursão e a velocidade de encurtamento estão direta-
mente relacionadas, uma vez que a velocidade de encurtamento é o índice de mudança da
excursão – o índice de mudança no comprimento do músculo. Quanto mais longa a fibra mus-
cular (em termos de número de sarcômeros), maior a sua excursão e a velocidade de encurta-
mento.
Teoricamente, o músculo ideal (em termos de capacidade de força e de excursão) tem
uma grande área transversal e fibras muito longas. Entretanto, tal músculo seria volumoso e
criaria consideráveis problemas de acomodação pelo seu perímetro e áreas de inserção no sis-
tema esquelético. Uma vez que não há músculos com essas duas características, é razoável
pressupor que a arquitetura do sistema muscular evoluiu para fornecer a melhor proporção
entre estrutura e função. Os músculos do corpo representam uma grande variedade de combi-
nações de capacidade de força e de excursão (Lieber, 1992), e não é surpreendente que a maio-
ria dos movimentos do corpo envolva atividade simultânea em vários músculos com cada um
executando um papel específico.
As relações fundamentais entre a arquitetura e a função muscular são que a excursão
(a distância que o músculo pode encurtar) e a velocidade de encurtamento são propor-
cionais ao comprimento da fibra e a força é proporcional à área transversal total das
fibras musculares.
Papéis dos Músculos
Com relação ao controle dos movimentos articulares, os músculos executam diferentes papéis,
incluindo o de estabilizador, o de agonista, o de movimentador primário, o de movimentador
assistente, o de antagonista, o de sinergista e o de neutralizador. Cada um dos músculos que
contribui para um movimento específico pode ter mais que um papel, e a importância de cada
papel pode mudar durante o movimento.
A estabilização articular – a manutenção da congruência articular – é uma função impor-
tante do sistema muscular. A proporção na qual um músculo contribui para a estabilização
articular depende fundamentalmente da linha de funcionamento do músculo em relação ao
centro da articulação que ele cruza. Geralmente, quanto mais próxima a linha de funcionamen-
to do músculo com o centro articular, maior o efeito de estabilização do músculo (ver Capítulo
9).
Um agonista é um músculo que move um segmento corporal na direção pretendida. Por
exemplo, o deltóide e o supra-espinhoso são agonistas na abdução da articulação do ombro,
com o deltóide sendo o músculo primário e o supra-espinhoso o músculo assistente (Figura
8.28, a, b e c). Um antagonista é um músculo que age na direção oposta de um agonista. Por
exemplo, na abdução do ombro, o grande dorsal e o grande peitoral são antagonistas (Figura
8.28, d e e).
Um sinergista auxilia a ação do músculo primário. Por exemplo, na abdução do ombro, o
trapézio e o serrátil anterior rodam e abduzem a escápula (mecanismo de deslizamento
escapulotorácico, Capítulo 7), de tal forma que a abdução completado braço (180° em relação
à posição anatômica) pode ser alcançada (Figura 8.28, f e g).
Uma ação muscular indesejada mas neutralizadora é observada. Por exemplo, os flexores
dos dedos tendem a flexionar simultaneamente o punho (Figura 8.29). Não executam os dois
movimentos ao mesmo tempo, uma vez que, ao fazê-lo, os músculos poderiam experimentar
insuficiência ativa. O comprimento das fibras musculares dos flexores dos dedos é de apro-
260 JAMES WATKINS
Figura 8.28. Papéis dos músculos; (a) aspecto posterior da cintura escapular esquerda, mostrando o músculo deltóide; (b) aspecto poste-
rior da cintura escapular esquerda, mostrando o músculo supra-espinhoso; (c) ação do deltóide e do supra-espinhoso, (ex.: abdução da
articulação do ombro); (d) aspecto posterior da cintura escapular esquerda, mostrando o músculo grande dorsal; (e) aspecto anterior da
cintura escapular esquerda, mostrando o músculo grande peitoral; (f) aspecto posterior da cintura escapular esquerda, mostrando o
músculo trapézio; (g) aspecto posterior da cintura escapular esquerda, mostrando a ação dos músculos trapézio e serrátil anterior, como,
por exemplo, a rotação da escápula sobre a articulação acromioclavicular e a rotação da clavícula sobre a articulação esternoclavicular.
gd e f
cba
ximadamente 100 mm. Para flexionar o punho e fechar a mão, os flexores dos dedos preci-
sam encurtar aproximadamente 27 mm. Para flexionar os dedos em uma empunhadura aper-
tada, os flexores dos dedos precisam encurtar aproximadamente 37 mm. Os flexores dos
dedos podem executar ambos os movimentos separadamente, uma vez que 27 a 37 mm está
bem dentro da amplitude de funcionamento normal dos músculos. Os músculos, entretanto,
não podem executar ambos os movimentos simultaneamente porque, ao fazê-lo, precisari-
am encurtar aproximadamente 64 mm (27 mm + 37 mm), o que produziria insuficiência
ativa (Alexander, 1992). Os flexores dos dedos podem apenas produzir uma empunhadura
fechada quando o punho é mantido reto, de tal forma que é neutralizada a tendência dos flexores
dos dedos em flexionar o punho. Isso é obtido pelos extensores do punho (Figura 8.29).
ESTRUTURA E FUNÇÃO DO SISTEMA MUSCULOESQUELÉTICO 261
Arranjo de Fibra Muscular e Força e Excursão
A Figura 8.30, a e c, mostra duas unidades músculo-tendão com o mesmo comprimento em
repouso e a mesma massa muscular (mesmo volume de miofibrilas). Um músculo é não-pena-
do com fibras paralelas e o outro é um músculo unipenado. A área transversal fisiológica de
cada músculo é a área transversal de todas as fibras musculares, perpendiculares a sua linha de
ação. Assumindo que o comprimento das fibras musculares no músculo penado seja somente
metade do comprimento das fibras no músculo não-penado, depreende-se que a área de secção
transversal fisiológica de um músculo penado é o dobro daquela de um músculo não-penado
(uma vez que a massa muscular é a mesma em ambos os músculos). Conseqüentemente, o
músculo penado pode exercer o dobro da força do músculo não-penado.
Entretanto, uma vez que as fibras no músculo penado são oblíquas à linha de ação da
unidade músculo-tendão, nem toda força está na linha de ação da unidade músculo-tendão.
Em um músculo penado, o ângulo das fibras com relação à linha de ação da unidade músculo-
tendão é habitualmente 30° ou menos (Alexander, 1968), de forma que 90% ou mais da força
exercida pelo músculo está dirigida à sua linha de ação. Assim, os músculos penados são nor-
malmente capazes de exercer muito mais força na linha de ação da unidade músculo-tendão
do que os músculos não-penados da mesma massa muscular.
Em contraste a sua capacidade de gerar força, a amplitude de excursão das unidades
músculo-tendão não-penadas é habitualmente muito maior que a das unidades músculo-ten-
dão penadas de massa muscular similar. A amplitude de excursão aumentada dos músculos
não-penados é dada pelo comprimento aumentado da fibra nos músculos não-penados e a
obliqüidade das fibras nos músculos penados, o que reduz a excursão na linha de ação do
músculo. Na Figura 8.30, b e d, os músculos são mostrados com suas fibras encurtadas em 70%
de seu comprimento de repouso. O encurtamento correspondente das unidades músculo-ten-
dão é de 20 e 5%, respectivamente, nos músculos não-penados e penados.
Os músculos do corpo representam uma ampla variação de combinações na capacida-
de de força e de excursão, e a maioria dos movimentos do corpo envolve atividade
simultânea em determinada quantidade de músculos, com cada músculo executando
um papel específico, incluindo o de estabilizador, o de agonista, o de movimentador
Flexores dos dedos
Figura 8.29. A ação dos extensores do punho em neutralizar a tendência dos
flexores dos dedos em fletir o punho ao flexionar os dedos.
Extensores
do punho
262 JAMES WATKINS
primário, o de movimentador assistente, o de antagonista, o de sinergista e o de
neutralizador.
Músculos Biarticulares
Muitos dos músculos do corpo, especialmente aqueles dos membros superiores e inferiores,
passam por mais de uma articulação (ver Figura 8.29). Esses músculos são habitualmente refe-
ridos como músculos biarticulares, uma vez que os músculos que passam sobre mais de duas
articulações funcionam da mesma maneira que os músculos que passam sobre apenas duas
articulações (Lieber, 1992). Os músculos biarticulares são muito curtos para flexionar ou esten-
der completamente de forma simultânea todas as articulações sobre as quais cruzam. Por exem-
plo, os isquiotibiais são músculos de duas articulações que podem estender o quadril e flexionar
o joelho, mas essas ações (como explicado anteriomente) não podem ser feitas de forma máxi-
ma ao mesmo tempo. De fato, a extensão e a flexão do quadril estão normalmente associadas,
respectivamente, com a extensão e a flexão do joelho, como ao caminhar e ao correr. Dessa
forma, o comprimento do músculo permanece dentro da amplitude de funcionamento normal
de aproximadamente 100 a 130% do comprimento em repouso. As principais vantagens dos
músculos biarticulares são que a tensão é produzida em um músculo em vez de dois (ou mais),
o que conserva energia, e o trabalho dentro dos 100 a 130% da amplitude permite a flexibilida-
de máxima na geração de tensão (Lieber, 1992; Van Ingen Schenau, Pratt e Macpherson, 1994).
Músculo biarticular: um múscu-
lo que passa sobre mais que uma
articulação
Figura 8.30. Efeitos da estrutura do músculo penado e não-penado sobre a força e a excursão; (a)
músculo não-penado em comprimento de repouso; (b) músculo não-penado em a com as fibras muscu-
lares encurtadas em 70% do comprimento em repouso; (c) músculo penado em comprimento de repou-
so; (d) músculo penado em c com fibras musculares encurtadas em 70% do comprimento em repouso.
D1 = 20% do comprimento em repouso D2 = 5% do comprimento em repouso
dcba
Compri-
mento em
repouso
Dica do professor
Neste vídeo com conteúdo visual-informativo, você poderá ver, de forma mais dinâmica, os 
conceitos trabalhados nesta Unidade de Aprendizagem. Alguns exemplos t~em como objetivo 
facilitar o entendimento dos conceitos de arquitetura muscular, abordando os parâmetros de 
volume muscular e área de secção transversa.
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Na prática
Em um acidente de moto em uma grande rodovia brasileira, Rafael fraturou a tíbia. Após a cirurgia e 
colocação de pinos, ficou imobilizado por quase 30 dias e, após isso, iniciou o processo de 
reabilitação por meio de fisioterapia.
Saiba +
Para ampliar o seu conhecimento a respeito desse assunto, veja abaixo as sugestões do professor:
Adaptações neuromusculares de extensores de joelho ao 
treinamento excêntrico em dianômetro isocinético.
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O músculo e suas estruturas
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Planos, Eixos e Movimentos nas articulações - Cinesiologia
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Músculos Agonistas, Antagonistas e Sinergistas - Sistema 
Muscular.
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