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Introducción Los  músculos  son  tejidos  que  permiten  la  movilización  del  cuerpo.  Según  Wilmore  y Costill (2001),...
Mecánica de la contracción muscular  Resulta  imprescindible  abordar  en  primera  instancia  ciertas  definiciones  que ...
ha  postulado  que  estos  filamentos  de  proteínas  contráctiles,  principalmente  de  actina  y miosina al ser estimula...
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Figura N.4.  Mecánica de la contracción Ley del todo o nada Para  que  un  músculo  se  contraiga  es  necesario  que  se ...
Las  fibras  de  contracción  lenta    necesitan  110  ms  para  alcanzar  su  tensión  cuando  son estimuladas,  mientras...
Las  fibras de contracción rápida sirven para rendir anaeróbicamente por  lo que se  fatigan más fácilmente.  Por ejemplo:...
A la  vez  se requieren de otros nutrientes, en esto  mencionamos  minerales como el calcio considerado como  indispensabl...
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Contrac mus

  1. 1. UNIVERSIDAD  NACIONAL  FACULTAD CIENCIAS DE LA SALUD  ESCUELA CIENCIAS DEL DEPORTE MAESTRIA EN SALUD INTEGRAL Y MOVIMIENTO HUMANO  Fisiología Avanzada del Movimiento Humano  Tema:  Mecánica de la contracción muscular   Profesor: M Sc. Juan Carlos Gutiérrez  Estudiantes:  Alejandra Delgado  Carolina Ruiz  Karla Solis  Marianela Obando  Nahida Andrawus  I Trimestre 2006
  2. 2. Introducción Los  músculos  son  tejidos  que  permiten  la  movilización  del  cuerpo.  Según  Wilmore  y Costill (2001),  existen tres tipos de músculos:  §  El liso  §  El cardiaco  §  El esquelético Cada uno cumple  funciones con diferentes directrices, permitiendo así el  movimiento.  Si una persona o animal sufre algún daño en el tejido de alguno de estos músculos es probable que se minimice su función. El  músculo  liso  se  denomina  involuntario  puesto  que  su  funcionamiento  no  depende directamente  de  nuestra  conciencia.    Están  ubicados  en  las  paredes  de  la  mayor  parte  de vasos  sanguíneos  lo  cual  les  permite  contraerse  o  dilatarse  con  el  propósito  de  regular  el flujo sanguíneo (Wilmore y  Costill, 2001). Los  músculos  esqueléticos  denominados  voluntarios  unen  y  mueven  el  esqueleto.  El cuerpo humano contiene más de 215 parejas de este tipo de músculos.  Por ejemplo, el dedo pulgar cuenta con 9 músculos independientes (Wilmore y  Costill, 2001). El músculo cardiaco está ubicado en el corazón y abarca la mayor parte de la estructura.  Se controla así mismo mediante los sistemas nervioso y endocrino (Wilmore y  Costill, 2001). Como ya se sabe, el ejercicio requiere de los músculos para poder producir su movimiento, pese  a  las  diferencias  plasmadas  anteriormente  su  accionar  es  similar  y  se  requieren  en conjunto para lograr esto y poder realizar actividad física. El presente trabajo se desarrolla con el objetivo de ahondar en la temática de la contracción muscular  y  su  importancia  radica  en  que  los  músculos  que  componen  el  cuerpo  humano constantemente se están contrayendo para realizar cualquier tipo de movimiento. 2 
  3. 3. Mecánica de la contracción muscular  Resulta  imprescindible  abordar  en  primera  instancia  ciertas  definiciones  que  faciliten  una mejor  comprensión  de  la  mecánica  de  la  contracción  muscular,  las  cuales  se  detallan  a continuación. Estructura muscular  Los  músculos  están  compuestos  en  su  exterior  por  tejido  conectivo  que  según  Álvarez (2000), es un tejido denso que sirve como sostén.  Sin embargo, en su interior, constan de una  serie  de  estructuras.  Primeramente  se  encuentra  el  epimisio  que  rodea  al  músculo,  al cortar  éste  se  ubica  el  perimisio  que  cubre  fascículos  que  son  pequeñas  haces  de  fibras. Finalmente  se  hallan  las  fibras  musculares  individuales,  a  su  vez,  cada  una  de  estas  está cubierta por una vaina de tejido conectivo (Wilmore y  Costill, 2001). Al  observar  detalladamente  una  fibra  muscular  compuesta  por  varias  miofribrillas    que abarcan  su  misma  longitud, se  ve que está rodeada por una  membrana de plasma  llamada sarcolema  que  se  funde  con  el  tendón  insertándose  en  el  hueso.  Dentro  del  sarcolema  se encuentra  una  sustancia  similar  a  gelatina  llamado  sarcoplasma  que  contiene  proteínas, minerales, glucógeno, grasas disueltas y organelas. Dentro  del    sarcoplasma  también  se  encuentra  una  extensa  estructura  de  túbulos transversales (llamados Túbulos T) que pasan por entre las miofibrillas y permiten que los impulsos nerviosos que recibe el sarcolema sean transmitidos a las miofibrillas individuales compuestas  por  subunidades  más  pequeñas  llamadas  sarcómeros.  Cada  sarcómero  es  la zona  de  la  miofibrilla  situada  entre  dos  líneas  Z.  El  sarcómero  es  considerado  como  la unidad funcional contráctil del músculo estriado (Luttgens y Wells, 1982). Las  miofibrillas  microscópicas,  son  elementos  contráctiles,  ordenadas  de  forma  paralela dentro de la fibra y formando bandas alternas oscuras y claras que le dan el aspecto estriado a la fibra muscular. El microscopio electrónico ha mostrado que las estrías son un patrón de repetición de bandas y líneas debido a una interdigitación de dos grupos de filamentos. Se 3 
  4. 4. ha  postulado  que  estos  filamentos  de  proteínas  contráctiles,  principalmente  de  actina  y miosina al ser estimuladas se deslizan entre sí. (Luttgens y Wells, 1982). También se encuentra una red longitudinal de túbulos llamados retículos sarcoplasmásticos que sirven como depósito para el calcio (Wilmore y  Costill, 2001).  Figura N. 1. Estructura del músculo 4 
  5. 5. Propiedades del tejido muscular  Las propiedades del músculo estriado son: extensibilidad, elasticidad y contractibilidad. Las dos primeras capacitan al músculo para estirarse como una banda elástica y volver de nuevo a  su  longitud  normal  en  reposo,  cuando  la  fuerza  de  extensión  se  interrumpe  (Luttgens  y Wells, 1982). La contractibilidad es la característica que permite el acercamiento de las fibras entre sí. De esta manera hay una diferencia entre la  longitud máxima  y  mínima de una  fibra  muscular conocida como amplitud de su acción (Luttgens y Wells, 1982). Miofibrilla El  componente  de  la  célula  muscular  es  la  miofibrilla.  Esta  contiene  dos  filamentos proteicos  fundamentales,  uno  más  espeso  denominado  miosina  y  otro  más  delgado  que recibe el nombre de actina (Bowers y Fox, 1998) Estas proteínas presentan una distribución geométrica en el músculo y otorga su apariencia en  bandas  o    estriadas  y  forman  los  componentes  activos  en  el  proceso  contráctil  y representan  el  lugar  de  utilización  de  la  energía,  ósea  facilitan  la  contracción  muscular (Bowers y Fox, 1998). Sarcómero Se lo define como la distancia entre dos “lineas Z” (Bowers y Fox, 1998). El  músculo  se  caracteriza  por  la  presencia  de  zonas  claras  y  oscuras  que  se  alternan.  La banda  I  de  un  sarcómero  está  constituida  sólo  por  filamentos  de  actina  que  se  extienden desde  las  líneas  Z  hacia  el  centro  del  sarcómero.  La  banda  A  está  constituida  por filamentos de actina  y de miosina (Bowers y Fox, 1998). Las  diminutas  proyecciones  que  se  extienden  desde  los  filamentos  de  miosina  hacia  los filamentos  de  actina  reciben  el  nombre  de  puentes  de  miosina.  Estas  proyecciones  son  el instrumento  que  hacen  posible  el  acortamiento  del  músculo  durante  la  contracción.  Una 5 
  6. 6. zona  en  el  centro  de  la  banda  A  que  está  constituida  principalmente  por  filamentos  de miosina, se denomina zona H. Durante la contracción, la zona H se volverá más pequeña o desaparecerá a medida que la actina y la miosina se deslicen entre sí (Bowers y Fox, 1998).  Figura N. 2  Sarcómero La contracción muscular  Según Jean Hanson y Hugo Huxley en la época de 1950, la contracción muscular debía ser un  proceso  de  plegamiento.  Sin  embargo,  Hanson  y  Huxley  propusieron  que  el  músculo esquelético se acorta durante la contracción debido a que sus filamentos gruesos y finos se deslizan unos sobre otros. Su modelo es conocido como el mecanismo de deslizamientos de los filamentos de la contracción muscular (Tórtora y Gabowski, 1998). Durante  la  contracción  muscular  los  puentes  transversales  de  la  miosina  tiran  de  los filamentos finos, haciendo que se deslicen  hacia  dentro en dirección a  la zona H. Cuando los  puentes  transversales  tiran  de  los  filamentos  finos,  éstos  acaban  por  encontrarse  en  el centro de la sarcómero (Tórtora y Gabowski, 1998). A  medida  que  los  filamentos  finos  van  deslizándose  hacia  dentro,  los  discos  Z  van aproximándose  entre  ellos  y  la  sarcómera  se  acorta,  pero  la  longitud  de  los  filamentos gruesos  y  finos  no  cambia.  El  deslizamiento  de  los  filamentos  y  el  acortamiento  de  las 6 
  7. 7. sarcómeras  determinan  el  acortamiento  de  la  totalidad  de  la  fibra  muscular  y,  en  último termino, de todo el músculo (Tórtora y Gabowski, 1998).  Figura N.3. Deslizamiento de filamentos del sar cómero  2+ El  inicio  del  deslizamiento  se  debe  a  un  aumento  de  la  concentración  de  Ca  en  el sarcoplasma,  mientras  que  un  descenso  de  dicha  concentración  interrumpe  el  proceso  del deslizamiento. Esto sucede cuando la fibra muscular está relajada la concentración de Ca en el  sarcoplasma  es  bajo.    Ello  se  debe  a  que  la  membrana  del  retículo  sarcoplamático  2+ contiene bombas para el transporte activo del Ca  , que eliminan el calcio del sarcoplasma (Tortora y Gabowski, 1998). Los  iones  de  calcio  liberados  del  retículo  sarcoplasmático  se  combinan  con  troponina, haciendo  que  cambie  de  forma,  lo  que  hace  que  el  complejo  troponina­tropomiosina  se separe de los lugares de unión a la miosina que posee la actina (Tórtora y Gabowski, 1998).  2+ La  contracción  muscular  requiere  de  Ca  y  energía  en  forma  de  ATP  (Adenosin Trifostato).  El  ATP  llega  a  los  lugares  de  unión  del  ATP  existentes  en  los  puentes transversales  de  la  miosina.  Una  porción  de  cada  cabeza  de  miosina  actúa  como  una ATPasa,  enzima  que  divide  el  ATP  en  ADP  +  fósforo  (P)  mediante  una  reacción  de hidrólisis. Esta reacción transfiere energía desde el ATP a la cabeza de la miosina, incluso antes  de  que  inicie  la  contracción  muscular.  Los  puentes  transversales  de  la  miosina  se  2+ encuentran  en  un  estado  activado.  Cuando  el  nivel  del Ca  se  eleva  y  la  tropomiosina  se desliza y abandona su posición de bloqueo, estas cabezas de miosina activadazas  se unen espontáneamente a los lugares de unión de la miosina existentes en la actina. El cambio de 7 
  8. 8. forma que se produce cuando la miosina se une a la actina genera el golpe de potencia de la contracción (Tórtora y Gabowski, 1998). Durante  el  golpe  de  potencia  de  los  puentes  transversales  de  la  miosina,  giran  hacia  el centro del sarcómero como los remos de un bote. Esta acción arrastra a los filamentos finos sobre los filamentos gruesos hacia la zona H. Las cabezas de la miosina giran a medida que van liberando el ADP (Adenosin Difosfato), (Tortora y Gabowski, 1998). Una vez completado el golpe de potencia, el ATP se combina de nuevo con los lugares de unión  del  ATP  que  poseen  los  puentes  transversales  de  la  miosina.  Cuando  esta  unión  se produce,  las  cabezas  de  la  miosina  se  separan  de  la  actina.  De  nuevo  se  produce  la degradación del ATP, lo que proporciona energía  a la cabeza de miosina, que recupera su posición  recta original,  momento en el que  vuelve a  estar dispuesta para combinarse con otro lugar de unión de la miosina del filamento fino que se encuentre en una posición más alejada (Tórtora y Gabowski, 1998). El  ciclo  se  repite  una  y  otra  vez.  Los  puentes  transversales  de  miosina  se  mantienen  en movimiento,  hacia  atrás  y  adelante  con  cada  golpe  de  potencia,  desplazando  a  los filamentos finos hacia la zona H. (Tórtora y Gabowski, 1998).  2+ Los golpes de potencia se repiten mientras exista ATP disponible y el nivel de Ca  cerca del filamento fino se mantenga alto (Tórtora y Gabowski, 1998). Después de la contracción, dos cambios permiten que la fibra muscular vuelva a relajarse: ·  La  acelticolina  (Ach)  es  rápidamente  degradada  por  una  enzima  llamada  acelticolinesterasa (AchnE), ésta se encuentra en la hendidura sináptica. Cuando los  potenciales de acción cesan en la neurona motora, no se libera más Ach y la AchnE  degrada  con    rapidez    la  Ach  ya  existente  en  la  hendidura  sináptica.  Con  ello  se  detiene la generación de potenciales de acción muscular y los canales de liberación  2+  del Ca  del retículo sarcoplásmatico se cierran. (Tortora y Gabowski, 1998). 8 
  9. 9. 2+  ·  En segundo lugar, las bombas de transporte activo del Ca  eliminan con rapidez el  2+  Ca  existentes en el sarcoplasma pasándolo al interior del retículo sarcoplásmatico  (Tórtora y Gabowski, 1998).  2+ Cuando el nivel de Ca  cae en el sarcoplasma, el complejo tropomisina­troponina vuelve a deslizarse  sobre  los  lugares  de  unión  de  la  miosina  existentes  en  la  actina,  lo  que  impide que los puentes transversales de la miosina se unan a la actina, de forma que los filamentos finos recuperan su posición relajada (Tórtora y Gabowski, 1998). La  teoría  del  filamento  deslizante  en  la  contracción muscular  según  Bowers  y  Fox,  no  se conoce plenamente el mecanismo implicado en el desplazamiento. Sin embargo, existe un consenso  bastante  amplio  sobre  el  hecho  de  que  al  producirse  la  estimulación  de  un músculo  los  puentes  de  miosina  forman  un  tipo  de  unión  con  sitios  seleccionados  en  los filamentos de actina (Bowers y Fox, 1998). Este  proceso  de  acoplamiento  algunas  veces  denominado  formación  de  actomiosina, dependen  de  la  presencia  de  iones  de  calcio.  Una  vez  fijados,  los  puentes  giran  de  tal manera  que  los  filamentos  de  actina  son  atraídos  sobre  la  miosina  y  hacia  el  centro  del sarcomero. Durante este proceso el ATP es degradado a ADP y a P, el músculo se acorta y se desarrolla tensión. Cuando la estimulación se detiene el músculo se relaja y regresa a su estado de reposo (Bowers y Fox, 1998). 9
  10. 10. Figura N.4.  Mecánica de la contracción Ley del todo o nada Para  que  un  músculo  se  contraiga  es  necesario  que  se  genere  un  potencial  de  acción,  es decir que se  “acumule ”la suficiente energía para que se dé da contracción. Esto sucede a partir de los ­70 miliVoltios, estos es porque el interior de la membrana celular está cargada con iones negativos. Conforme se va acercando al umbral propio de la célula muscular (­70 mV) las probabilidades que se de la contracción son mayores. Si llega a este, se contrae, y si  el  estímulo  se  mantiene,  la  contracción  se  mantiene;  pero  por  el  contrario,  si  no  se  da, este no se contrae. Es por eso que se dice que responde a la Ley del todo o nada (Ganong, 1998). Fibras muscular es de contracción lenta y de contracción rápida En el cuerpo humano, las fibras musculares no son iguales; un mismo músculo puede tener dos  tipos  diferentes,  a  saber  fibras  de  contracción  lenta  (ST,  en  inglés  Show­twich)  y  de contracción rápida (FT, en inglés fast­twich). 10 
  11. 11. Las  fibras  de  contracción  lenta    necesitan  110  ms  para  alcanzar  su  tensión  cuando  son estimuladas,  mientras que  las  fibras de contracción rápida alcanzan  su  máxima tensión en aproximadamente 50 ms. Las  fibras FT se clasifican en FTa (Contracción rápido de tipo a), las  FTb de contracción rápida de tipo b y las FTc.  Las diferencias no se comprenden del todo, pero se cree que las más utilizadas son las FTa y las que se usan con  menos frecuencia son las FTc. Características de las fibras ST y FT Las  fibras  de  contracción  lenta  y  rápida  se  denominan  de  esta  forma  por  su  velocidad  de acción que el resultado de diferentes formas de miosina ATPasa que es la enzima que libera la  energía para producir  la contracción, por  lo que  las  fibras FT disponen de energía  más rápido que las ST. Las FT tienen un retículo sarcoplamático más desarrollado que las otras y son las neuronas las que parecen determinar la diferencia entre estas.  Tabla N. 1. Tipos de fibras muscular es  Clasificación de las fibras Sistema 1  Contracción lenta  Contracción rápida a  Contracción rápida b Sistema 2  Tipo I  Tipo IIa  Tipo IIb Sistema 3  OL  GOR  G Característica Capacidad oxidativa  Alta  Moderadamente alta  Baja Capacidad glucolítica  Baja  Alta  La más alta Velocidad contráctil  Lenta  Rápida  Rápida Resistencia a fatiga  Alta  Moderada  Baja Fuerza de unidad motora  Baja  Alta  Alta Fuente: Wilmore y Costill, 2001; pag 35. Es  importante  rescatar  que  las  fibras  de  contracción  lenta  se  caracteriza  por  tener  una elevada resistencia aeróbica por lo que se movilizan con más frecuencia durante las pruebas de resistencia de baja intensidad, como por ejemplo una maratón. 11 
  12. 12. Las  fibras de contracción rápida sirven para rendir anaeróbicamente por  lo que se  fatigan más fácilmente.  Por ejemplo: las carreras de una milla. Cuando  una  persona  envejece,  los  músculos  pierden  fibras  rápidas  y  se  incrementa  el porcentaje de fibras de contracción lenta (Wilmore y  Costill, 2001).  Figura N.5 Uso de las diferentes fibras musculares según tensión Conclusión Para poder llevar a cabo la mecánica de la contracción muscular se requieren una serie de estructuras  que  conjuntamente  unifican  sus  funciones  y  características  para  realizar  el movimiento. A si mismo, el cuerpo va a necesitar sustancias  que provean energía o que participen en el proceso  para  obtenerla,  como  el  fósforo  para  producir  el  ATP  (Adenosin  Trifosfato)  que será la forma de energía a utilizar. 12 
  13. 13. A la  vez  se requieren de otros nutrientes, en esto  mencionamos  minerales como el calcio considerado como  indispensable para lograr la contracción muscular. Además el organismo tiene en sus músculos diferentes tipos de fibras que se complementan para realizar la actividad física, y cada una se utilizará de acuerdo al tipo de actividad física, ya sea aeróbica o anaeróbica. Como  se  mencionó  en  un  principio,  una  lesión  en  algún  componente  estructural  que conforma la mecánica de la contracción muscular es posible que limite de alguna manera la capacidad del movimiento. Bibliografía Alvarez, Juan.  (2000).  Diccionario Mosby.  Medicina, Enfermería y Ciencias de la Salud.  Quinta Edición.  Harcourt España.  Madrid. Bowers Richard, Fox Edgard. (1998).  Fisiología del Deporte.  Tercera Edición.  Editorial  Panamericana. México. Ganong,  William. (1998). Fisiología Médica. Décimo sexta Edición.  Editorial El Manual  Moderno. México. Luttgens  Kathryn,  Wells  Katharine.  (1982)  Kinesiología  Bases  Científicas  del  Movimiento Humano. Sétima Edición.  España. Tortora Gerard, Grabowski Sandra.  (1998).  Principios de  Anatomía  y  Fisiología. Sétima  Edición. España. Wilmore  R  y  Costill,  D.  (2001).  Fisiología  del  Esfuerzo  y  del  Deporte.  Cuarta  Edición.  Editorial Paidotribo. Barcelona. 13 

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