1. UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO
FACULTAD DE CIENCIAS
BIOLOGÍA
Contracción del gastrocnemio provocada por un estímulo eléctrico al nervio ciático
en rana (Rana catesbiana).
Castillo Fernández Tania Isbet, Cortés Tello Karla Elvira, Garduño Sánchez Marco Alan,
Gutiérrez Olguín Gabriela, Gutiérrez Sánchez Mario Aarón.
Introducción.
La contracción del músculo estriado requiere gran cantidad de energía en un plazo breve. Como
depósitos de energía funcionan dos moléculas: el ATP y la Fosfocreatina. El músculo dispone del ATP
como fuente inmediata, sin embargo sus reservas son relativamente escasas, por lo que las exigencias
posteriores son suplidas por la fosfatocreatina.
Al llegar el impulso nervioso a través de una membrana motora al punto de unión neuromuscular,
suceden una serie de fenómenos que conllevan al acortamiento mecánico de las fibras musculares. En
primer lugar, se libera Acetilcolina, que aumenta la permeabilidad al ion sodio en los receptores y
despolariza la placa motora de la fibra muscular. Este potencial inicia una despolarización que se
prolonga a lo largo del sarcolema.
La onda de contracción es conducida a las miofibrillas por el sistema sarcotubular, contrayendo el
musculo. La Acetilcolina es catalizada después de la contracción por la acetilcolinesterasa.
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2. En el momento de la contracción, el ion Calcio (Ca++) que ha sido liberado del sistema sarcotubular se
difunde hacia la zona de interacción de la actina y la miosina, eliminando la acción de la troponina sobre
dichas proteínas, con lo que los puentes de actina se desplazan sobre los de miosina hacia la parte central
del sarcómero. La contracción persiste hasta tanto el calcio sea reabsorbido por el sistema sarcotubular,
y en ese momento se da la relajación de la fibra muscular (Urroz, 2005).
Una fibra muscular en estado de reposo es muy extensible no así activada, que es un estado casi rígido.
La transición de un estado a otro ocurre rápidamente (en unos milisegundos).
Para explicar los cambios casi instantáneos de las fibras musculares, Hill propuso que al ser estimuladas
entran en un estado conocido como activo, el cual definió como la fuerza que los elementos contráctiles
pueden sostener cuando no se están ni alargando ni acortando (Latorre, 1996)
El estado activo se establece en menos de 10 mS a 2 Cº y coincide con la liberación masiva de calcio
del retículo sarcoplásmico.
Se dice que una contracción muscular puede ser isométrica cuando la longitud no se modifica durante la
contracción, e isotónica cuando el músculo se acorta, pero la tensión permanece constante.
Objetivo general.
Observar y registrar las contracciones del gastrocnemio a través del estímulo eléctrico aplicado al nervio
ciático en rana.
Objetivos particulares.
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3. Observar la contracción muscular simple y sostenida del gastrocnemio de rana, mediante
estímulos eléctricos del nervio ciático.
Observar la fatiga sináptica de la placa neuromuscular como consecuencia de la estimulación
repetida del nervio ciático.
Observar los efectos de la acetilcolina (Ach) aplicada directamente sobre el músculo esquelético.
Hipótesis.
Si aplicamos un estímulo eléctrico al nervio ciático de la rana, entonces observaremos contracciones en
el gastrocnemio. Así como si fatigamos al músculo con estímulos sostenidos entonces observaremos una
tetania.
Material y método.
Para montar el equipo, utilizamos el soporte palmer, donde colocamos el transductor de fuerza (Fort
250) en la parte superior, este fue conectado al Bridge8 y calibrado en 100 gr, la cámara de nervio en la
parte central y una pinza para fémur en la parte inferior del soporte. A la cámara de nervio se conecto la
sonda de alta impedancia previamente conectada al amplificador IsoDAM8, la sonda se aterrizo y se
coloco sobre el micromanipulador. A la cámara, también conectamos el cable coaxial BNC que
previamente estaba conectado al estimulador.
Trabajamos con un ejemplar de Rana catesbiana el cual peso 63.2 gr con un largo de 23 cm. Se metió al
congelador para disminuir su sensibilidad y se sacrifico cortándole la cabeza. Procedimos a quitar la piel
para obtener el gastrocnemio, cortamos un poco de fémur y con ayuda de varillas de vidrio obtuvimos el
nérvio ciático. Procedimos a atar el gastrocnemio al transductor con un hilo, colocar el nervio ciático
sobre la cámara y sujetar el fémur con la pinza.
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4. Generamos un impulso simple de 1V de 100 ms de duración, como no obtuvimos respuesta alguna,
aumentamos a 10 V. También aplicamos Ach durante un impulso sostenido para obtener una respuesta.
Resultados.
Lamentablemente no obtuvimos registros de contracción del gastrocnemio después de estimular
eléctricamente al nervio ciático. Intentamos con estímulos simples y estímulos sostenidos (figura 1) con
diferentes potencias, 1 y 10 vols, pero aun así no logramos obtener registro alguno de la contracción del
gastrocnemio. Excepto cuando agregamos Ach, obtuvimos una pequeña contracción (figura 2) donde la
frecuencia fue de 0.24096 Hz, con una desviación estándar de 0.09533 gr.; una Delta T de 4.15000
segundos y una Delta S de 831, con un valor de 13.68152 gr., en un tiempo de 4.82625 min y una media
de 13.59223 gr.
Figura 1. Estímulo sostenido (rojo) donde no se observa contracción alguna del
gastrocnemio (azul).
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5. Figura 2. Se observa una contracción después de agregar directamente Ach
durante un estímulo sostenido.
Discusión.
Normalmente, un nervio excitado por una corriente eléctrica genera impulsos eléctricos que,
transmitidos al músculo, provocan su contracción (Vincent, 1981); sin embargo, en la figura 1 a pesar
de utilizar un estímulo que varió de 1 a 10 volts, y de utilizar estímulos individuales y simultáneos,
realmente no se alcanza a apreciar ningún cambio en el registro, lo cual nos indica que no se presentaron
contracciones. De modo que no pudimos comprobar las propiedades simultáneas de nervios y músculos:
El nervio es sensible a excitación eléctrica, por lo que es excitable y transmite el impulso al músculo, el
cual es sensible al impulso por una contracción y lo hace contráctil (Vincent, 1981).
Cabe mencionar que tampoco pudimos observar el fenómeno de tetania muscular, el cual consiste en
aumentar la fuerza de contracción mediante la estimulación repetida del músculo antes de que tenga
tiempo de relajarse (Levy et. al., 2006).
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6. En la figura 2 con el estímulo de Ach el registro solamente muestra un estímulo, lo cual nos indica que
los pasos para realizar esta práctica fueron los correctos. Sin embargo cabe mencionar que con Ach
debimos observar muchas más contracciones debido a su acción excitatoria.
Es muy probable que la falta de registro se deba a que el anca de rana ya se encontraba bastante rígida al
momento de realizar la práctica; recordemos que para que se produzca una contracción y una relajación
muscular, el anca tiene que estar también relajada, de lo contrario aunque pase el estímulo no se
presentará ninguna contracción. Podemos decir entonces que el anca ya presentaba rigor mortis,
momento en el cual ya no se puede hidrolizar ATP para relajar el músculo (Fanjul y Hiriart, 2008).
Otro factor que resulta de importancia fue la amplia manipulación del anca de rana. Al momento de
cortar lo que necesitábamos, manipulamos demasiado el nervio ciático, y es muy probable que se hayan
dado contracciones durante el proceso, pero no nos dimos cuenta. Como consecuencia al momento de
mandarle los impulsos para que se presentara contracción, ya no había de donde porque el nervio ciático
ya había dado todo lo que podía dar.
Conclusiones.
Al no obtener registros, no logramos observar del todo, el papel que desempeña el nervio ciático sobre el
músculo esquelético, así como tampoco logramos observar la tetania. La literatura nos dice que la falta
de ATP en el músculo genera rigidez en este, es por ello que suponemos que no obtuvimos registros por
la falta de ATP. Pero sabemos que el experimento estaba bien montado porque al agregar Ach si
obtuvimos contracción muscular.
Referencias.
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7. Fanjul M.L. y Hiriart U. M. 2008. “Biología funcional de los animales. II. Una neurofisiología
comparada.” Siglo veintiuno. México, D.F. 393 p.
Latorre, R. 1996. “Biofísica y fisiología celular.” Ed. Universidad de Sevilla. Sevilla, España.
pp. 662-663
Levy M., Koeppen B., & Stanton B. 2006 . “Barney & Levy Fisiología”. Editorial Elsevier.
pp. 172.
Urroz, C. 2005. “Elementos de anatomía y fisiología animal.” Ed. EUNED. España. pp. 61- 64
Vincent, P. 1981. “El Cuerpo Humano.” . Editorial Reverte. Madrid, España. pp. 66.
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