departamento de educación física

TÉCNICO SUPERIOR EN “ANIMACIÓN DE ACTIVIDADES FÍSICAS Y…”
FUNDAMENTOS BIOLÓGICOS Y BASES DEL…
UD1 Anatomía y fisiología general
Introducción al aparato locomotor
Los avances en microscopía electrónica han permitido descubrir OTROS TIPOS DE MIOFILAMENTOS, DE
formados por la proteína llamada titina (por su fortaleza “titánica”) o conectina (por sus
funciones de conexión) y por la proteína llamada nebulina. La función de la titina es mantener unidos los
filamentos gruesos de miosina a los discos Z (ayuda a estabilizar el sarcómero soportando parte de la
tensión en un estiramiento, gracias a su fortaleza, y facilitando la recuperación de la longitud normal del sarcómero en reposo tras la distensión del músculo, gracias a su elasticidad) y alineados entre sí. La función
de la nebulina es mantener unidos los filamentos finos de actina a los discos Z y alineados entre sí.
CARÁCTER ELÁSTICO ,
Un IMPULSO NERVIOSO es el proceso empleado por el sistema nervioso para transmitir
sus “órdenes” hasta los órganos efectores, de tal forma que estos realicen una función
específica para la que están preparados fisiológicamente. En el caso de los músculos, el
impulso nervioso desencadena el proceso conocido como contracción muscular.
El impulso nervioso es generado por el encéfalo o
la médula espinal, y se transmite mediante el cambio
del potencial de reposo (=despolarización) de la membrana de las células nerviosas y musculares, bien en
la zona de contacto de la membrana (entre una célula y
otra) o entre zonas contiguas de membrana ya afectadas,
ya que dicho cambio se propaga de forma automática
por la superficie de la membrana hasta recorrerla por
completo. El proceso se conoce como POTENCIAL DE
ACCIÓN, ya que cuando se invierte el potencial de la
membrana se producen (se “accionan”) una serie de
cambios químicos en la zona afectada que, en el caso
de las fibras (células) musculares, permitirán que se
lleve a cabo la contracción muscular.
El potencial de acción comienza con la despolarización local en la zona afectada y se continúa hasta
recorrer toda la fibra. La propagación de la despolarización por la superficie de la membrana se produce como
una onda, de una zona a la zona contigua, y por ello se
conoce como onda de despolarización. El efecto de la
despolarización no dura mucho, produciéndose rápidamente una repolarización de la zona afectada y, durante un período de tiempo conocido como período refractario, esa zona no puede volver a despolarizarse (hasta
que la carga eléctrica de la membrana casi ha recuperado sus valores de reposo = período refractario relativo). Un segundo impulso nervioso podrá entonces
prolongar la contracción muscular. La despolarización es producto de la acción del sodio (Na +, que atraviesa la membrana hacia el interior), y la repolarización
es producto de la acción del potasio (K+, que atraviesa
la membrana hacia el exterior).
Ilustración 41. Despolarización (acción del Na +) y repolarización
(acción del K +) de cada zona de la membrana de una neurona al paso del potencial de acción. Antes de volver al estado de reposo (polarización) la membrana puede llegar incluso a la hiperpolarización.
En la membrana existen canales de Na + que sólo se abren cuando
llega el impulso nervioso, mientras que el K + difunde libremente (hacia fuera) por gradiente de concentración o (hacia dentro) para contrarrestar los aniones del citosol. (Fuente: modificado de http://biotercero.blogspot.com/).
Profesor: Raúl Afonso Losada
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Durante un potencial de acción se abren y luego se cierran en la membrana dos tipos de canales iónicos
dependientes del voltaje: el primer canal que se abre, el canal de Na +, permite el ingreso rápido de Na +
hacia el interior de la célula (fase despolarizante); a continuación se abren los canales de K + y permiten
el flujo de K+ hacia el exterior de la célula (fase de repolarización). Los potenciales de acción se originan de
acuerdo con EL PRINCIPIO DE TODO O NADA: cuando la despolarización de la zona en la que incide el impulso nervioso alcanza un cambio de voltaje suficiente (=umbral de despolarización), los canales de Na+ regulados por voltaje se abren y se produce el potencial de acción, que siempre tiene el mismo tamaño
(=amplitud). Los potenciales de acción pueden propagarse a largas distancias antes de extinguirse, lo que les
permite excitar toda la membrana de tal forma que, si un impulso nervioso alcanza el umbral necesario (característico de cada fibra), se produce un potencial de acción que despolariza toda la membrana, por lo
que los efectos de dicho potencial alcanzan igualmente la totalidad de la fibra. Cuando cesa el impulso
nervioso el Na+ deja de entrar y el potencial de reposo en la membrana (negativo en el interior y positivo en
el exterior) se recupera paulatinamente gracias a la difusión por gradiente eléctrico del Ka +.
Una NEURONA MOTORA O MOTONEURONA es la que transmite el impulso nervioso hasta el
músculo, provocando que la fibra muscular se contraiga. Cada neurona motora y el conjunto
de todas las fibras musculares a las que estimula constituyen una unidad motora.
Cada motoneurona establece contacto con un promedio de 150 fibras musculares , aunque cada fibra muscular sólo recibe impulsos procedentes de un único axón terminal (extremo ramificado del axón de
la neurona), el cual posee a su vez varios botones terminales. Esto significa que la activación de una sola neurona provoca la contracción simultánea de unas 150 fibras musculares (por término medio, pero pueden ser desde 2 ó 3 en los músculos que requieren precisión o hasta 2.000 en músculos grandes y
potentes como los del muslo), ya que todas las fibras musculares de una unidad motora se contraen
y relajan al mismo tiempo. No obstante, las fibras musculares inervadas por una misma unidad motora
se encuentran dispersas por el músculo, no agrupadas.
Las células excitables (neuronas y fibras
musculares) establecen contacto y se comunican entre sí en regiones especializadas llamadas sinapsis. Entre la mayoría de las sinapsis
existe una hendidura, llamada hendidura sináptica, de modo que el potencial de acción de
una de ellas no puede "saltar" directamente la
hendidura para excitar a la siguiente. En lugar
de ello, la primera célula libera una sustancia
química denomina neurotransmisor (en este
caso es la Acetilcolina o ACh). El tipo especial
de sinapsis que forman una neurona motora y
una fibra muscular esquelética recibe el nombre
de unión neuromuscular (UNM), y se ubica
centrada respecto a la longitud de la fibra.
Ilustración 42. Esquema básico de los elementos neuromusculares que intervienen en la transmisión del impulso nervioso desde el encéfalo o la médula espinal hasta la superficie
del sarcolema (membrana muscular) de cada fibra. (Fuente: traducido y modificado de “Human Anatomy and Physiology”,
Marieb y Hoehn, Edición electrónica).
En la proximidad de las fibras musculares esqueléticas a las que va a inervar, el axón de una neurona
motora se ramifica en grupos de terminales axónicos, cada uno de los cuales finaliza en un botón sináptico con forma de bulbo. La región de la membrana (sarcolema) de la fibra muscular adyacente a los terminales axónicos tiene características especiales y recibe el nombre de placa motora terminal. De esta manera,
el término unión neuromuscular hace referencia tanto a cada terminal axónico de una neurona motora como a la placa motora terminal de la fibra muscular a la que inerva. Es decir, EXISTE UNA UNM POR
CADA FIBRA MUSCULAR , PERO MUCHAS UNM POR CADA MOTONEURONA .
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El extremo distal de una terminal axónica contiene muchas vesículas rodeadas de membrana ll amadas vesículas sinápticas. En su interior se encuentran miles de moléculas de neurotransmisores, y
aunque existen muchos diferentes, el único que está presente en las vesículas sinápticas de las neuronas
motoras, y que por tanto se libera en las UNM, es la acetilcolina. Como puede verse en la Ilustración 43,
cuando el impulso nervioso llega a una terminal axónica las vesículas liberan acetilcolina, que se
difunde hacia la hendidura sináptica. Del otro lado de la hendidura sináptica, en la placa motora term inal, existen receptores específicos para la acetilcolina. Cuando se unen neurotransmisores y receptores, se abren unos canales por los que pasan pequeños cationes , de los que el más importante es
el Na + , cambiando el potencial de reposo de la membrana y desencadenando (si se supera el umbral de
despolarización) un potencial de acción muscular que viaja por todo el sarcolema e inicia a su vez el
proceso de la contracción muscular.
Ilustración 43. UNIÓN NEUROMUSCULAR (sinapsis o unión entre botón terminal y placa mo tora):
(1) El impulso nervioso llega al botón del terminal axónico, cambiando la polaridad de su membrana.
(2) El cambio permite la entrada hacia el citoplasma del calcio extracelular, el cual interactúa con las
vesículas sinápticas llenas de ACh, acercándolas a la hendidura sináptica. (3) En la membrana del botón terminal, las vesículas sinápticas expulsan hacia la hendidura sináptica la ACh que contienen. (4)
La ACh actúa como neurotransmisor al encajarse en los receptores específicos que poseen los canal es
de Na+ de la membrana muscular, los cuales permanecían cerrados. (5) Por acción de la ACh los canales de Na + se abren y dejan pasar el Na + extracelular, con lo que se produce la despolarización de la
zona de unión. (6) Si la despolarización supera el umbral de la fibra muscular (suficiente acetilcolina),
se producirá un potencial de acción muscular que recorrerá toda la fibra. (Fuente: modificado de “Principios de anatomía y fisiología”, Tortora y Derrickson, Ed. Panamericana).
La ACh se degrada rápidamente, lo que conlleva el cierre de los canales de Na + , que continuarán
abiertos sólo si un nuevo impulso continúa segregando ACh. Cuando el potencial de acción nervioso
pasa a la fibra muscular se denomina potencial de acción muscular.
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EL PROCESO DE CONTRACCIÓN MUSCULAR
El proceso mediante el cual los músculos realizan su principal función se denomina CONy consiste en acortar sus fibras, con lo que (en el caso de los músculos esqueléticos) aproximan uno de los huesos en los que se insertan sobre el otro (p.ej.: los huesos del antebrazo sobre el brazo, o los de la pierna sobre el muslo). Para entenderlo, deben tenerse presentes las estructuras macroscópica y microscópica del músculo estriado, así como la transmisión del impulso nervioso
y la unión neuromuscular (placa motora).
TRACCIÓN MUSCULAR ,
Para poder acortarse, el músculo debe recibir un estímulo, que llega en forma de impulso
nervioso (una “orden”) y que provoca una serie de cambios químicos (ver Ilustraciones 44 y 45). Dichos cambios químicos permitirán, finalmente, que los filamentos de proteínas que componen el
músculo (actina y miosina fundamentalmente, los cuales están dispuestos casi en línea, solapándose
unos con otros) se aproximen entre sí y disminuya de esta forma la longitud total del músculo (en
las contracciones isotónicas concéntricas). En los músculos esqueléticos este proceso permite el m ovimiento de los segmentos óseos a los que están unidos.
Ilustración 44. CICLO CONTRÁCTIL: LA TEORIÁ DE LOS PUENTES CRUZADOS. Una vez que el Ca 2+ inunda el sarcoplasma y se une al complejo troponina-tropomiosina, éste reacciona dejando al descubierto los lugares activos de la actina para
que: (1) las cabezas de miosina, cargadas de ATP, lo hidrolicen en ADP+P y con ello se reorienten y energicen; (2) las cabezas de miosina se unan a la actina formando PUENTES CRUZADOS y liberando el grupo fosfato; (3) los puentes cruzados r oten hacia el centro y liberen el ADP; (4) las cabezas de miosina encuentran otra molécula de ATP, a la que se unen, gracias a
lo cual se desacoplan de la actina y quedan preparadas, en presencia de calcio, para repetir el proceso contráctil. (Fuente: modificado de “Principios de anatomía y fisiología”, Tortora y Derrickson, Ed. Panamericana).
El impulso nervioso no afecta necesariamente a todas las fibras ni a todos los fascículos de
un mismo músculo al mismo tiempo, sólo a aquellas fibras que componen la unidad motora por la que
llega el impulso en cuestión. De esta manera, cuanta más fuerza necesitamos hacer, más impulsos se
envían hacia un músculo. En cualquier caso, este proceso consume energía, que proviene del ATPCP que se encuentra en los propios músculos esqueléticos, así como de la glucosa / glucógeno y
los ácidos grasos que antes o después les llegan. Para la utilización de la mayor parte de dichas
fuentes energéticas se requiere oxígeno, razón por la cual el vientre de los músculos presenta un
aspecto más o menos rojizo (en función del número de capilares sanguíneos que tengan, dentro de los
cuales se encuentra la mioglobina, que se encargará de atraer el oxígeno; el tipo de fibras musculares
especialmente ricas en mioglobina se denominan fibras rojas o lentas, y permiten un trabajo de carácter
aeróbico). Las fibras musculares que son capaces de contraerse sin oxígeno suelen s er de color
más blanquecino o pálido (poseen mucha menos mioglobina; este tipo de fibras se denominan fibras
blancas o rápidas, y permiten un trabajo de carácter anaeróbico.
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Ilustración 45. Resumen de los PROCESOS QUE DAN LUGAR A LA CONTRACCIÓN MUSCULAR. (Fuente: modificado de
“Principios de anatomía y fisiología”, Tortora y Derrickson, Ed. Panamericana.
Un solo impulso nervioso excita simultáneamente entre 2 y 2000 fibras musculares (las propias
de cada unidad motora). Si aumenta el número de impulsos nerviosos se crean más y más puentes cruzados y aumenta la fuerza de contracción de la unidad motora (=TETANIA O CONTRACCIÓN SOSTENIDA POR SUMACIÓN DE ONDAS). Cuantas más unidades motoras se recluten (=RECLUTAMIENTO
DE UNIDADES MOTORAS), mayor será la fuerza muscular generada. La fuerza máxima que puede generar un músculo depende directamente de su sección transversal (=número y grosor de sus fibras
musculares).
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El ATP resulta necesario en la propia fibra muscular para que a) se produzca el acoplamiento de la
miosina con la actina (=UNA MOLÉCULA DE ATP POR CADA CICLO CONTRÁCTIL de cada molécula de miosina con
la correspondiente molécula de actina) y b) se devuelva el Ca 2+ al retículo sarcoplasmático. En conjunto, el
proceso de contracción muscular conlleva la necesidad de grandes cantidades de sustancias nutritivas y
de oxígeno (además de ser necesaria también la evacuación de los productos de deshecho formados durante
la producción y utilización del ATP). Como consecuencia, los músculos poseen una rica inervación e irrigación y cada fibra o célula muscular está en estrecho contacto con uno o más capilares sanguíneos.
El Ca 2+ resulta necesario para descubrir los lugares activos de la actina, y si no se retira se
producirá la rigidez muscular (=RIGOR MORTIS cuando dejamos de respirar).
El T ONO MUSCULAR es el grado de contracción que mantienen los músculos. Obviamente ni todos los músculos pueden estar contraídos al máximo al mismo tiempo, ni t odos los
músculos pueden contraerse con el mismo grado de tensión, ni tampoco todos los músculos pueden permanecer contraídos con cualquier tensión durante el mismo tiempo.
Salvo cuando estamos inconscientes o dormidos, siempre hay músculos que mantienen cierto grado de contracción (de otro modo el cuerpo caería al suelo sin forma definida): son músculos tónicos
(siempre mantienen cierto grado de contracción, débil e involuntaria, por parte de sus unidades motoras,
que se activan e inactivan por grupos siguiendo un patrón constante de cambio ). EL TONO MUSCULAR MANTIENE A LOS MÚSCULOS ESQUELÉTICOS FIRMES , PERO NO PRODUCE LA FUERZA SUFICIENTE COMO PARA REALIZAR UN MOVIMIENTO . E N EL CASO DE LOS MÚSCULOS LISOS TAMBIÉN RESULTA IMPORTANTE PARA MANTENER UNA
PRESIÓN CONSTANTE DE LAS PAREDES DE LAS VÍSCERAS SOBRE SUS CONTENIDOS (tubo digestivo), O MANTENER LA PRESIÓN ARTERIAL (vasos sanguíneos). El resto de la musculatura esquelética son músculos fásicos (se contraen por fases, bajo demanda).
Los MÚSCULOS TÓNICOS son mayoritariamente profundos, determinan el tono postural y sostienen el
cuerpo contra la gravedad; tienen tendencia a la rigidez, al acortamiento (por hiperactividad) y a las contracturas; sus fibras son más bien lentas y resistentes a la fatiga, predominando las del Tipo I (lentas,
oxidativas) y las vías nerviosas que las inervan son de conducción lenta. Los MÚSCULOS FÁSICOS son superficiales, permiten el movimiento corporal y ejercer una fuerza orientada de alta intensidad, además de
proporcionarnos una imagen corporal más o menos atlética; tienen tendencia a la hipotonía o flacidez
(si no se ejercitan con regularidad) y a la atrofia; sus fibras son rápidas y fácilmente fatigables, predominando las del Tipo IIa y IIx (rápidas, glucolíticas) y las vías nerviosas que las inervan son de conducción
rápida.
MÚSCULOS TÓNICOS Y FÁSICOS
PRINCIPALES MÚSCULOS TÓNICOS PRINCIPALES MÚSCULOS FÁSICOS
(tendencia a la hiperactividad)
(tendencia a la inhibición)
 ECM, Escalenos, Erectores cervicales.  Flexores propios del cuello.
 Pectoral mayor y Pectoral menor.
 Trapecio medio, Trapecio inferior.
 Elevador de la escápula, Trapecio su-  Supraespinoso, Infraespinoso, Serraperior, Subescapular.
tos (anterior, post-sup y post-inf),
Romboides (mayor y menor).
 Bíceps braquial, Coracobraquial, Braquial anterior, Flexores de la muñeca y  Deltoides. Tríceps braquial, Extensode los dedos,
res de la muñeca, Extensores de los
dedos de las manos.
 Erectores lumbares, Dorsal ancho,
Cuadrado lumbar, Iliopsoas, Piriforme.  Erectores torácicos, Recto abdominal,
Oblicuos mayor y menor del abdomen.
 Recto anterior del muslo, Aductores
del muslo (los tres), Recto interno,  Glúteos (mayor, mediano y menor).
Tensor de la fascia lata, Isquiotibiales.  Sartorio, Vasto interno y Vasto externo.
 Gemelos (Gastrocnemio), Sóleo.
 Peroneo (anterior y posterior), Tibial an Flexores de los dedos del pie.
terior, Extensores de los dedos del pie.
ACTIVACIÓN
(de cara a la rehabilitación)
ESTIRAMIENTO
(de cara a la rehabilitación)




Menos frecuencia.
Menos volumen de carga.
Más frecuencia.
Más volumen de carga.




Más frecuencia.
Más volumen de carga.
Menos frecuencia.
Menos volumen de carga.
Los desequilibrios musculares se manifiestan con limitaciones motoras, limitaciones para la coordinación intramuscular, influencia negativa sobre la técnica, mayor posibilidad de lesión y una pérdida de la capacidad de rendimiento específico de fuerza explosiva . La rehabilitación muscular incluye tanto la activación (contracción muscular) como el estiramiento.
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