Fisiología muscular - Facultad de Medicina de la UANL
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Curso: Ciencias básicas Forma y función del músculo Dr. Gregorio Alejandro Villarreal Villarreal R3 Dr. Guadalupe Mendoza Mendoza Introducción El 40% del cuerpo esta compuesto por músculo esquelético! El 10% del cuerpo esta compuesto por músculo liso y cardíaco! Localización! Encontrado en el esqueleto axial, miembros, paredes! corporales y cabeza/cuello! Características! Aspecto! Fibras cilíndricas, grandes, largas, estriado con núcleos! periféricos! Estimulación! Voluntaria! Clasificación Planos- Fibras paralelas, suelen tener aponeurosis! Ejemplo: Oblicuo Externo! Penniformes- Fascículos disponen en forma de pluma,! uni, bi o multipenniformes! Ejemplo: Deltoides! Morfológía! Fusiforme- Forma de huso! Ejemplo: Biceps braquial! Cuadrado- Posee cuatro lados iguales! Ejemplo: Pronador cuadrado! Circular/ Esfinteriano- Rodea una abertura/orificio y lo contrae! Ejemplo: Esfínter anal externo! Agonistas! Músculos que activan una parte del cuerpo y se ! contraen de forma intensa para inducir el movimiento! Antagonistas! Función! Músculos que se oponen a la acción de los agonista.! Cuando el agonista se contrae, el antagonista se relaja! de manera progresiva e induce un movimiento suave.! Sinergistas! Evitan el movimiento de la articulación interpuesta cuando! un agonista atraviesa mas de una articulación, completan! la acción de los agonistas! Fijadores! Anclan las partes próximas del miembro mientras se mueven! las distales! Anatomía macroscópica del músculo Epimisio Perimisio Endomisio Anatomía microscópica de la fibra muscular Sarcómero Unidad contráctil del músculo, está ubicado entre los DISCOS Z! Bandas A Anisotrópica, compuesta por los miofilamentos miosina! Bandas I Isotrópica, límites banda A y disco Z, miofilamentos actina! Cada fibra muscular con tiene cientos a miles de! miofibrillas! 1500 filamento de miosina ! Cada miofibrilla está compuesta ! 3500 filamento de actina ! Mecanismo de contracción muscular 123-4Potencial Placa Despolariza Inician terminal fuerzas de acción la secreta membrana de viaja atracción acetilcolina;! a celular, lo largo entreliberando! del losnervio! ! periférico Iniciando Ca filamentos del retículo potencial hasta de miosina sarcoplásmico! la fibra de acción! motora y actina! esquelética! Características moleculares de los filamentos Filamento de miosina:! Formada por >200 moléculas de miosina! ! Peso molecular de 480.000 D! Molécula:! 6 cadenas polipeptídicas:! ! 2 cadenas pesadas (200.000) ! ! 4 cadenas ligeras (20.000)! COLA - Cadenas pesadas se enrollan“doble hélice”! ! ! CABEZA - Cadenas pesadas terminan enrollandose, junto con las! 4 cadenas ligeras! PUENTES CRUZADOS- Emergen brazos con una cabeza que se enlazan al filamento de actina! Son artículados y permiten el desliz de los filamentos! para la contracción muscular. ! Tienen una disposición que cada par de puentes cruzados esta una! distancia axial de 120º ! Esto garantiza una cobertura total del filamento! Filamento de actina: Formado por 3 componentes: ! ! Actina! Troponina! Tropomiosina! Actina:! Hélice bicaterana! Formada por moléculas con G-actina! Peso de 42,000! Longitud de 2.7 micras! Anclados lateralmente a los discos Z! Tropomiosina:! Peso molecular de 70.000 ! Longitud 40nm! Enrolladas en la hélica de la actina (G-actina)! Reposo cubren los puntos activos de la actina.! Troponina:! Complejo de 3 subunidades proteicas! Cada tiene una función específica en la contracción muscular:! ! Troponina I- afinidad por actina! Troponina T- afinidad por la tropomiosina! Troponina C- afinidad por iones calcio! Titina/Conectina:! Proteína responsable que mantener la arquitectura y elasticidad entre! la actina y miosina.! Proteína mas larga del cuerpo humano, peso 3800 dKa! Conecta la linea M y pasa por lo largo de la miofibrilla hasta el disco Z! Cada miofibrilla - 6 moléculas de titina! Deslizan los filamentos en la contracción múscular:! Filamentos de actina en estado REPOSO apenas y se superponen ! entre si! Estado de CONTRACCION, los filamentos de actina se superponen y jalan a los discos Z! ¿Cómo se deslizan los filamentos de actina sobre! los de miosina?! PUENTES CRUZADOS! IONES CALCIO! Responsables Troponina C- 4de iones activar Ca!la unión de actina y miosina! Cambiar de configuración del filamento de actina, descub TEORIA CREMALLERA CONTRACCION Las cabezas los puentes se unen al ATP; ! ATP fuente dede energía para la cruzados contracción! Libera el FOSFATO! Complejo troponina-tropomiosina se une a iones Ca.! Se !hidroliza la nueva moléculade ATP paraque el siguiente ciclo!de actina despl Este proceso se realiza repetitíva hasta los filamentos !!acción de la ATPasa, hace que elde ATP se !hidroliza:! Unión de activa y miosina! dando Se une nuevo una golpe nueva activo! molécula ATP. de miosina! Fenómenos químicos en el movimiento de las cabezas miosina! Libera el ADP! ADP! Descubierto los puntos activos de la actina! Dando lugar al golpe activo para tirar la actina. ! ION FOSFATO! Efecto de la superposición de los filamentos de actina y miosina! sobre la tensión desarrollada por el músculo en contracción! Punto D! Cero tensión! Punto B! 2.2micras ! Actina se superpone! Punto A! 1.65 micras! Disminuye fuerza contracción! Los 2 discos Z del sarcomero ! se encuentran apoyados en los ! extremos de la miosina! Energética de la contracción muscular Generación de trabajo durante la contracción muscular! Cuando un músculo se contrae, la carga generada es: TRABAJO! TRABAJO:! Energía que usa un músculo para levantar un objeto a una mayor altura.! Fuentes de energía para la contracción muscular! 1- Vía de los Fosfágenos! 2- Vía de la Glucólisis! 3- Vía del Metabolismo oxidatívo! 1- Bombear iones Ca del sarcoplasma! al RER! 2- Bombear iones Na y K a través de la ! fibra muscular para mantener una! homeostasis ! Primera fuente FOSFÁGENOS:! La energía combinada del ATP y Fosfocreatina almacenados! son capaces contracción múscular máxima de 5-8segundos! Segunda fuente de energía GLUCÓLISIS:! ! Glucógeno que se almacena en las células musculares! Su escisión produce: ! Ácido pirúvico! Ácido láctico! Características:! ! Reacciones glucolíticas se pueden producir sin, OXÍGENO! Mantener la contracción muscular durante segundos hasta minutos! ! Velocidad de formación de ATP es 2.5 mas rápida que la formación! de ATP (fosfágenos)! La tercera fuente de energía METABOLISMO OXIDATIVO:! ! Combinar O2 con los productos finales de glucólisis y otros ! nutrientes celulares (carbohidratos, grasas y proteínas) para ! liberar ATP! ! >95% de toda la energía que utilizan los músculos para la contracción! sostenida a largo plazo procede de esta fuente! Excitación del músculo esquelético: Transmisión neuromuscular y acoplamiento excitación-contracción Anatomía fisiológica de la unión neuromuscular: LA PLACA MOTORA TERMINAL! Nervio periferico, envuelto en la! célula se Schwann! ! ! Terminaciónes nerviosas/botones! (300,000)! Valle sináptico:! ! Hendiduras subneurales! (>area de superficie ! captación)! ! Espacio sináptico:! 20-30nm! Transmisor: ! Acetilcolina (ACH); excita a la fibra muscular! ! Inhibidor: ! Acetilcolinesterasa; responsable ! degradar la acetilcolina! Canal abierto:! Hendidura subneural:! Acetilcolina, es degrada acetilcolinesterasa en:! presináptica! Potencial Dentro botón acción terminal, abre canales elpor Calaentra de Caenenlas la vesículas! membrana ! delde ! impulso nervioso libera 125 vesículas de acetilcolina! Cada (activados presinápticas, voltaje), despolariza y permiten y liberando la entrada acetilcolina de Ca! (ACH)! Ácido por acética! Diámetro delas 0.65nm! Canales iónicos activados por ACH! Colina !la entrada de Na! Permite Peso molecular de 275.000 ! Salida de K y Ca ! Complejo de 5 subunidades protéicas:! Cambio en el potencial de la placa ! 2terminal alfa, 1 beta, 1 delta y 1 gamma! de 50-75mV! Túbulos T:! Fibra múscular es muy grande! ! El potencial de acción se propaga a la profundidad gracias! Extensión interna de la membrana celular! a los “TUBULOS T”! Comunicacion de con el LEC! Llevan al Ca a lo mas profundo de la fibra! Contiene un retículo sarcoplásmico! os músculos en las actividades deportiv Capacidades funcionales simples! Aeróbica Aquella en cual se necesita del oxígeno para llevarse acabo! Anaeróbica Aquella en cual no se necesita del oxígeno para llevarse acabo! Lactácido! Alactácido! Flexibilidad Capacidad de deformarse y volver a tomar su forma original! Coordinación Capacidad de conectar medios, acciones, para un fin común! El éxito en los deportes depende, músculos puedan hacer por ti.! Los músculos en el ejercicio: Fuerza, Potencia y Resistencia! FUERZA:! Se determina! Tamaño! ! ! ! Fuerza contráctil! 3-4 kg/cm2 de la superficie transversal ! del músculo! EJEMPLO:! Halterofilista! Cuadriceps 150cm2 —>Fuerza contráctil máxima —> 525 kg! POTENCIA:! La cantidad trabajo total que el músculo realiza en una unidad de tiempo! Mide: Kg-Mts-Min! Amplitud de contracción! Esta determinada fuerza de la contracción! Contracciones por minuto! La máxima potencia que puede alcanzar por todos los músculos del cuerpo! de un deportista:! ! Primeros 8-10 seg 7000 kg-mts-min! ! Siguiente minuto 4000 kg-mts-min! ! Siguientes 30 min 1700 kg-mts-min! RESISTENCIA:! Depende del aporte nutritivo al músculo, la cantidad de GLUCÓGENO ! almacenado antes de realizar ejercicio! DIETAS:! Rica en hidratos de carbono 40 g/kg de glucógeno al músculo! Dieta mixta 20 g/kg de glucógeno al músculo ! Dieta rica en grasa 6 g/kg de glucógeno al músculo! MINUTOS RESISTENCIA POR DIETA:! Dieta rica en hidratos de carbono 240 min! Dieta mixta 120 min! Dieta rica en grasa 85min! Sistemas metabólicos musculares en el ejercicio! Sistemas de fosfocreatina-creatina! Transferencia de energía desde la fosfocreatina al ATP! Produce en fracciones de segundo, INSTANTÁNEA! Potencia máxima primeros 8-10 segundos! Ejercicios máxima intensidad y corta duración! Proporciona 4 ATP x min! Sistemas del glucógeno-acido láctico (glucólisis)! El glucógeno se degrada en glucosa y para ser utilizada como energía! No utiliza O2 = Metabolismo anaeróbico! Cada molécula de glucosa se degrada! 2 moléculas de acido pirúvico! ! 4 moléculas de ATP! Normalmente el acido piruvico entra a las mitocondrias, reacciona con! el O2 para formar más ATP (fase oxidativa).! ! ! Si el O2 no es abundante el acido pirúvico se transforma en ácido láctico! viaja a las células musculares ,líquido intersticial y sangre! Proporciona 1.3-1.6 min de máxima actividad muscular pero con menor! potencia muscular que el sistema fosfágenos! ! Proporciona 2.5 ATP x min! Sistema aeróbico! Oxidación de los alimentos (ácidos grasos, glucosa, aminoácidos) para! proporcionar energía! ! Tiempo ilimitado de resistencia! ! Proporciona 1 ATP x min! Efecto del entrenamiento sobre la fibra muscular y su rendimiento! Plasticidad! Bioquímicos! En respuesta crónica al ejercicio la fibra! muscular! Estructurales! Angiogénicos! Fibras musculares de contracción rápida y de contracción lenta! El tipo de fibra está determinada por los filamentos gruesos (miosina)! Herencia; es la clave al mostrar que tipo de fibra se desarrolla en cada! individuo! Fibra! Tiempo contracción! Tamaño Resistencia motoneurona! fatiga! I! Lento! Chico! Alta! Aeróbica! II A! Rápido leve! Mediano! Alta! Anaeróbica! II X! Rápida! Grande! Intermedio! Anaeróbico! II B! Muy rápido! Muy grande! Baja! Anaeróbico! Actividad! FIBRAS RÁPIDAS/ BLANCAS! 1- Fibras de contracción rápida tiene el doble del diámetro! 2- Grandes para obtener una gran fuerza de contracción! 3- Contienen enzimas favorecen la liberación rápida de energía desde los! sistémas energéticos, permitiendo alcanzar una potencia máxima! en corto tiempo! 4- Retículo sarcoplásmico extenso para una liberación rápida de iones! Ca para iniciar contracción! 5- Vascularidad menos extensa (metabolismo oxidatívo tiene! un importancia secundaria)! 6- Menos mitocondrias! 7- Almacenar mas glucógeno (producen mas ácido láctico)! FIBRAS LENTAS/ ROJAS! 1- Fibras mas pequeñas! 2- Diseñadas para la resistencia, energía aeróbica.! 3- Grandes cantidades de mioglobina- aspecto rojizo (acelera transporte! de O2 a las mitocondrias)! 4- Vascularidad y capilares mas extensos para aportar cantidades! adicionales de oxígeno! 6- Número elevado y mayor tamaño de mitocondrias, para mantener! niveles de metabolismo oxidativo! ! Ej. cuadriceps! Sarcolema Es la membrana celular de la fibra muscular! Membrana externa está compuesta de una fina capa de polisacáridos,! que contiene numerosas fibrillas de colágeno! En cada extremo, se fusiona con una fibra tendinosa que posterior y ! con mas haces formarán el tendón! Retículo sarcoplásmico Rodea cada miofibrilla y ayuda a coordinar la contracción muscular! Encargada de la síntesis de proteínas! Sarcoplasma Es el líquido extracelular, que se encuentra entre cada fibrina y ! contiene grandes cantidades de K, Mg, PO4, mitocondrias!
