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Biofisica muscular

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Biofisica muscular

  1. 1. BIOFISICA MUSCULAR.
  2. 2. ESTRUCTURA MICROSCÓPICA.
  3. 3. ELASTICIDAD A LA TRACIÓN. • Si se aplica una fuerza de tracción al extremo de un hilo cuyo otro extremo está fijo, aquel sufre un aumento de longitud ∆l. Dentro de ciertos límites, este alargamiento obedece a la ley de Hooke, que se expresa: ∆l = lo . F (1) Y.A lo: longitud del cuerpo sin tracción A: área de sección Y: constante de Young o módulo de elasticidad, el cual a una determinada tº depende del material.
  4. 4. Elasticidad a la tracción …..El cociente entre la fuerza y el área de sección, recibe el nombre de tensión (σ), y llamaremos “tensión de la fibra”. σ = F (2) ARemplazando en (1), resulta ∆l = lo . σ (3) YDespejando el módulo de Young: Y = lo . σ ∆lDe acuerdo con esta expresión el módulo de Young se expresa en N/m2La longitud total (lF) al aplicar F está dado por: lF = lo + ∆lIntroduciendo en ella el valor de ∆l de (3) lF = lo + lo . σ YSe puede reordenar así: σ = Y . lF – Y loPor tanto la representación gráfica de σ en función de lF es una recta.
  5. 5. Representación gráfica de la ley de Hooke.
  6. 6. MUSCULO AISLADO EN REPOSO.Diagrama longitud – tensión. • En estado de reposo, la mayoría de los músculos, en el organismo, ejercen cierta tracción, en virtud de su elasticidad. La gráfica que ilustra la relación entre la tensión y la longitud del músculo tiene la forma de la gráfica. El punto A representa la longitud del músculo aislado en reposo cuando no se le aplica ninguna fuerza. lo representa la longitud de reposo en el organismo, donde el músculo se encuentra sometido a una pequeña tensión. La gráfica muestra que el músculo no obedece la ley de Hooke, pues los incrementos de tensión se hacen mayores a medida que la longitud aumenta.
  7. 7. Diagrama longitud – tensión …. • Cuando se estira un músculo en reposo se puede observar que las bandas A no modifican sus dimensiones; en cambio, se alargan las bandas I así como la banda H. • Estos hechos son la consecuencia del desplazamiento de los filamentos finos respecto de los gruesos.
  8. 8. MUSCULO EN ACTIVIDAD. • Desde el punto de vista mecánico, la actividad del músculo se puede poner de manifiesto por un acortamiento, por el desarrollo de fuerza de tracción o por ambas cosas. Este proceso recibe el nombre de contracción muscular, y el pasaje del estado de actividad al de reposo se llama relajación. • En un músculo aislado con su nervio (preparado neuromuscular), si aplicamos por medio de los electrodos S un estímulo eléctrico al nervio, el músculo se contrae bruscamente y enseguida se relaja, este proceso se llama sacudida simple. • Si los extremos del músculo se hallan fijos, este, no se acorta, pero su actividad se pone igualmente de manifiesto por un aumento de tensión que puede registrarse mediante un transductor de fuerza.
  9. 9. Elementos contráctiles y elásticos.
  10. 10. Contracción tetánica. • Si antes que se produzca la relajación completa se aplica un segundo estímulo, se produce una nueva contracción y, si aquél se repite a intervalos iguales de baja frecuencia, se obtiene una curva igual a I. • Si se aumenta la frecuencia suficientemente, la relajación no tiene tiempo de iniciarse, resultando una curva en meseta (II). Este tipo de contracción recibe el nombre de contracción tetánica o simplemente tétanos. • En la gráfica a, curva de la sacudida simple; b y c, gráfica de los tétanos. σs, tensión máxima de la sacudida simple, σt tensión del tétanos completo.
  11. 11. Diagrama longitud – tensión activa. Para lograr esta relación es necesario producir contracción y efectuar las mediciones. En abscisas se representa la longitud l como fracción de la longitud de reposo Lo, y, en ordenadas, la tensión σ, como fracción de la tensión máxima (σo). La curva a representa la tensión del músculo en reposo; la curva b la tensión del músculo en actividad. Esta tensión es la suma de la que ejerce el mecanismo contráctil más la propia de la elasticidad del músculo en reposo. Si restamos la curva a de la b, obtenemos la curva c, que solamente representa la tensión contráctil.
  12. 12. Diagrama longitud – tensión activa ….. La gráfica muestra que el músculo ejerce su tensión máxima σo cuando se halla cerca de su longitud de reposo lo, y que decrece tanto a longitudes mayores como menores. Alrededor de 0,9 de lo aparece un cambio de pendiente y otro lo hace cerca del 75% de la longitud óptima. Cuando la longitud llega al 60 % de lo cesa la capacidad de ejercer tracción. En cuanto a las longitudes mayores que la óptima, la tensión contráctil cae en forma aproximadamente lineal y se hace nula al ser la longitud un 70% mayor que lo
  13. 13. TIPOS DE CONTRACCIÓN MUSCULAR.Contracción isométrica.• Cuando un músculo se contrae y su longitud no varía. El músculo tiene la longitud lA y esta sometido a una tensión σA, representado por el punto A, perteneciente a la curva en reposo. Al contraerse el músculo, su longitud no cambia, y solo varía la tensión, que adquiere el valor σB (punto B), en la curva del músculo en actividad. La contracción queda representada por el segmento AB.
  14. 14. Contracción isotónica.• El músculo cambia su longitud, pero mantiene constante la fuerza que ejerce durante toda la contracción. La tensión σA que extiende el músculo en reposo es el peso de la pesa, y la longitud es lA (punto A). Al contraerse, el músculo se acorta hasta lC elevando la pesa y ejerciendo tensión constante. La tensión queda representada por el segmento AC.
  15. 15. Contracción auxotónica.• Varía lo longitud y la fuerza. Cuando el músculo se halla en reposo soporta la tensión σA ejercida por el resorte (punto A). Durante la contracción al acortarse el músculo, se estira el resorte y la fuerza va en aumento. El acortamiento se detiene cuando la fuerza ejercida por el resorte y por el músculo se equilibran. El proceso se representa por el segmento AD.
  16. 16. Contracción a poscarga.• Esta compuesta de una parte isométrica y una parte isotónica. El músculo en reposo tiene la longitud lA, y está sometida a la tensión σA. El proceso comienza con una contracción isométrica hasta que la fuerza ejercida por el músculo iguala al peso de la pesa (segmento AE). Una vez alcanzada dicha fuerza el músculo se acorta, levantando la pesa y realizando una contracción isotónica, representada por el segmento EF.
  17. 17. TRABAJO MUSCULAR. El trabajo muscular (Wσ) debe expresarse por unidad de sección, y se obtiene multiplicando la tensión )y no la fuerza) por el desplazamiento de su punto de aplicación. En los sistemas de coordenadas el trabajo se representa como en la figura, una tensión σ se halla aplicada en el punto A, a una distancia l1 del eje de ordenadas. Si la fuerza está dirigida hacia B y se desplaza hacia ese punto, efectuará un trabajo que estará dado por: Wσ = σ . (l2 – l1) El producto corresponde al área del rectángulo gris.
  18. 18. Trabajo muscular …..Son frecuentes los casos en que la fuerza varía durante el desplazamiento. En la figura, la tensión se modifica desde el valor σA hasta el σB a lo largo de la trayectoria lA lB. El trabajo puede ser calculado dividiendo el área de la figura en pequeños rectángulos de base ∆l, sumando las áreas de estos: Wσ = σ1 . ∆l + σ2 . ∆l + σ3 .∆l ….. = Σσi . ∆l.

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