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Biomecánica del Músculo

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by

Sergio GCM

on 1 November 2015

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Transcript of Biomecánica del Músculo

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PLACA MOTORA TERMINAL
SINAPSIS
1
ADP
P
+
TÚBULOS T
Ca+2
ATP
MIOSINA
ACTINA
TROPONINA
TROPOMIOSINA
MEROMIOSINA LIGERA
MEROMIOSINA PESADA
Ca+2
Ca+2
CITOSOL
RETÍCULO SARCOPLÁSMICO
ACETILCOLINA
RECEPTOR DE ACETILCOLINA
UNIÓN NEUROMUSCULAR
MOTONEURONA
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CITOSOL
ATP
90°
"GOLPE DE FUERZA"
BOMBA
MÚSCULO
CÉLULA PRESINÁPTICA
CÉLULA POSINÁPTICA
VESÍCULA
Biomecánica del
MÚSCULO
- Tejido más abundante en el cuerpo (40 a 45% del peso)
- Existen más de 430 músculos en pares.
- Actúan generalmente a través de grupos musculares, no de forma individual.

2 tipos de trabajo:
Trabajo dinámico (isocinético) - permite locomoción.
Trabajo estático (isométrico) - mantiene la postura.
FUNCIONES
Fuerza y protección al esqueleto
Distribución de cargas y absorción de impactos
Movimiento de huesos en articulaciones
Mantenimiento de temperatura corporal
Mantenimiento postural
ESTRUCTURA
- Unidad estructural - fibra muscular
- Unidad funcional - sarcómero

Cada sarcómero está compuesto por:
Filamentos delgados de actina
Filamentos gruesos de miosina
Filamentos elásticos de titina
Filamentos inelásticos de nebulina
Miofibrillas Fibra muscular Fascículo Músculo
en conjunto forman...
en conjunto forman...
en conjunto forman...
Epimisio
- rodea conjunto de fascículos
Perimisio
- rodea cada fascículo
Endomisio
- rodea cada fibra muscular
Retículo Sarcoplásmico
Base Molecular de la
CONTRACCIÓN MUSCULAR
TRÍADA
.
UNIDAD MOTORA
Incluye:
Motoneurona
Fibras
musculares que inerva

El número de fibras por motoneurona depende del grado de control requerido del músculo.
La fibras no son coniguas. Están dispersas.

INCORPORACIÓN
- Llamado de unidades motoras adicionales como resouesta de una mayor estimulación
UNIDAD
MUSCULOTENDINOSA
Mantener el músculo listo para la contracción y asegurar la transmisión regular de la tensión
Asegurar que los elem. contráctiles regresen a su p. inicial
Prevenir el sobre estiramiento pasivo en relajación
Absorben energía proporcional a la fuerza y disiparla dependiendo del tiempo (viscoelasticidad)
OBJETIVOS
2 componentes:
C. Elástico en
serie
- tendón
C. Elástico en
paralelo
- epimisio, perimisio, endomisio y sarcolema

Durante la contracción activa y estiramiento pasivo, aumentan de tensión y almacenan energía.
Durante la relajación, liberan la energía.
BIOMECÁNICA
de la contracción muscular
Contracción es la respuesta mecánica ante un estímulo de una motoneurona.

Periodo de latencia
- Intervalo después de la estimulación antes de que la tensión de las fibras comience. Durante este tiempo los componentes elásticos se aflojan

Tiempo de
contracción
- fase desde inicio de tensión hasta máxima tensión
Tiempo de
relajación
- fase desde máxima tensión a tensión 0
Acumulación/Sumación de estímulos
Respuestas mecánicas ante estímulos sucesivos que se agregan a una respuesta inicial.
Inicia un nuevo potencial de acción antes de que concluya la contracción.
Mientras mayor sea la frecuencia de estimulación, mayor será la tensión.
RETÍCULO SARCOPLÁSMICO
Contracción Tetánica
Se logra una frecuencia máx. de estimulación alcanzando una tensión máx sostenida, como resultado de la acumulación/sumación.
La rapidez de la estimulación sobrepasa el tiempo contracción-relajación.
TIPOS
de contracción
El músculo se contrae dependiendo de la relación entre la tensión muscular y la resistencia que hay que superar.

Tensión muscular -
Fuerza ejercida por el músculo.

Resistencia o carga
- Fuerza externa ejercida sobre el músculo.
Trabajo
DINÁMICO
Trabajo
ESTÁTICO
El trabajo mecánico se realiza y el movimiento de las articulaciones se produce.
No se realiza trabajo mecánico y la postura o posición de la articulación se mantiene.
2 Tipos de
trabajo
Cuando los músculos desarrollan tensión suficiente para superar la resistencia del segmento del cuerpo, los músculos se acortan y causan el movimiento articular.
Concéntrica
Excéntrica
Cuando un músculo no puede desarrollar una tensión suficiente y es superada por la carga externa, se alarga progresivamente en lugar de acortarse.
Isocinética
Se mantiene el movimiento de la articulación a una velocidad constante, y por lo tanto la velocidad de acortamiento o alargamiento del músculo es constante.
La resistencia contra la que el musculo se debe contraer se mantiene constante.
Isoinercial
Isotónica
Es la contracción del músculo en el que la tensión es constante a lo largo de un rango de movimiento de la articulación.
Isométrico
El músculo se contrae, pero no se acorta.
Producción de la
FUERZA
La fuerza total se describe de acuerdo a 3 relaciones:
Relación longitud-tensión
Relación carga-velocidad
Relación fuerza-tiempo
Otros factores: temperatura muscular, fatiga muscular, pre estiramiento y vibración.
LONGITUD-TENSIÓN
Relación
La tensión máx. se produce cuando la fibra muscular tiene una
longitud de reposo
(2.0 a 2.5
M
m).
Si la fibra se
alarga
a una longitud
mayor
de reposo, la tensión disminuye progresivamente.
Si la fibra se
acorta
a una longitud
menor
de reposo, la tensión disminuye primero lentamente y luego rápidamente.
La fuerza varía con la longitud que mantiene el músculo cuando se estimula.
LONGITUD-TENSIÓN
Relación
Tensión activa - tensión desarrollada por los elementos contráctiles del músculo.
Tensión pasiva - tensión que desarrolla el músculo cuando sobrepasa su longitud de reposo y el vientre se estira (se desarrolla princ. en los componentes elásticos).


Se debe tomar en cuenta la tensión producida por los componentes activos y pasivos.
Las tensiones activa y pasiva combinadas producen la tensión total ejercida.

Son indirectamente proporcionales; mientras el músculo se estira más allá de su longitud en reposo, la t. pasiva aumenta, y la t. activa disminuye.
CARGA-VELOCIDAD
Relación
La velocidad es mayor cuando la carga es igual a 0.
Conforme la carga aumenta, el músculo se acorta más lento (velocidad disminuye).
Si la carga se iguala a la fuerza máx. la velocidad es igual a 0 y la contracción es isométrica.
Si la carga aumenta más que la fuerza máx., el músculo se contrae de forma excéntrica (estira durante contracción).


La velocidad de acortamiento en contracción concéntrica está inversamente relacionada con la carga externa aplicada.
FUERZA-TIEMPO
Relación
La contracción más lenta provoca una mayor producción de fuerza, al permitir que la tensión producida por los elementos contráctiles se transmita a los elementos elásticos en paralelo hacia el tendón.


La fuerza es proporcional al tiempo de contracción. Si mayor es el tiempo, mayor es la fuerza desarrollada, hasta el punto de máxima tensión.
La tensión máx. del componente contráctil se alcanza a los 10ms, pero requiere de 300ms para transferirse a los componentes elásticos. El tendón alcanzará una tensión máx. sólo si la contracción dura lo suficiente.
Efectos
Efecto de la
arquitectura

Efecto del
pre

estiramiento
Efecto de la
temperatura
Efecto de la
fatiga
Efecto de la
vibración
Efecto de la
2 Patrones de arq. básicos:
Miofibrilla
larga
- sarcómeros en
serie
(desplazamiento y velocidad).
Miofibrilla
gruesa
- sarcómeros en
paralelo
(producción de fuerza).
Dirección de fascículos:
Desde origen a inserción
Desde aponeurosis:
Ángulo de fascículo
- ángulo del fascículo en relación a la aponeurosis.
Ángulo de aponeurosis
- ángulo de la aponeurosis en relación al tendón.
Ángulo de pennación
- ángulo de fascículo menos ángulo de aponeurosis (influye en la fuerza).
Un ángulo de fascículo más grande...
Mayor área transversal fisiológica (Mayor fuerza).
Operación muscular más cercana a la de la longitud de la fibra (fuerza máxima).
Acortamiento de las fibras (aumento de fuerza).

ARQUITECTURA
Efecto previo al
Estiramiento
Estiramiento previo a la contracción
Mayor trabajo
=
CAUSA
Energía almacenada en
componente elástico
componente contráctil.
y
Efecto de la
TEMPERATURA
Velocidad de conducción a través del sarcolema.
Frecuencia de estimulación.
Producción de fuerza muscular.
Actividad enzimática del metabolismo.
Elasticidad de colágeno (comp. elásticos).
TEMPERATURA
Producción y utilización de ATP
Glucógeno intracelular.
Desempeño muscular
TEMPERATURA
Efecto de la
FATIGA
Disminución de la tensión por estimulación prolongada.

Fosfocreatina
Fosforilación Oxidativa
Glucólisis anaerobia
La frecuencia sobrepasa el índice de reemplazo de ATP.
Fuentes de ATP
Ejercicio Intenso
El ATP se degrada con rapidez.
Medio más rápido de formación de ATP
Actúa fosfocreatina
Actúa la glucólisis anaeróbica
Es insuficiente. Hay ausencia de oxígeno
FATIGA
Músculo seguirá consumiendo oxígeno para:
Reestablecer fosfocratina.
Reestablecer depósitos de glucógeno.
Produce menos ATP pero a una mayor velocidad
Actúa fosforilación oxidativa
Es muy lenta
Requiere grandes cantidades de glucosa. Los suministros de glucógeno se agotan rápido.
Miosina degrada ATP más rápido de lo que se reeemplaza el ATP
Efecto de la
VIBRACIÓN
Numerosos estudios han comprobado un incremento de la
velocidad,
poder
fuerza
muscular
y
Vibración vertical
Vibración oscilatoria
Mayor fuerza en entrenamiento
crónico
Mayor fuerza en entrenamiento
agudo
DIFERENCIACIÓN de
Fibras Musculares
Las fibras se clasifican de acuerdo a la vía metabólica por la cual generan ATP y el índice al cual su energía está disponible (velocidad de contracción):
Fibras
tipo I
(SO) - fibras
rojas

oxidativas
de contracción
lenta

Fibras tipo II:
Fibras
tipo II A
(FOG) - fibras
rojas

oxidativas-glucolíticas
de contracción
rápida
.

Fibras
tipo II B
(FG) - fibras
blancas

glucolíticas
de contracción
rápida
.
Fibras tipo I <SO>
Actividad baja de miosina ATPasa.
Tiempo de contracción lento.
Actividad glucolítica lenta (anaeróbica), pero actividad oxidativa elevada (aeróbica).
Difíciles de fatigar.
Alto índice de flujo sanguíneo.
Adaptadas a trabajo prolongado y de baja intensidad.
Diámetro pequeño.
Producen poca tensión.
Alto contenido de mioglobina - color rojo
Fibras tipo II A <FOG>
Actividad elevada de miosina ATPasa.
Contracción rápida.
Actividad glucolítica (anaeróbica) y oxidativa (aeróbica) desarrollada.
Aporte sanguíneo desarrollado.
Trabajo más o menos prolongado.
Fatiga con el tiempo a altas tasas de actividad.
Alto contenido de mioglobina - color rojo.
Fibras tipo II B <FG>
Actividad elevada de miosina ATPasa.
Actividad glucolítica (anaeróbica) para prod. ATP.
Bajo aporte sanguíneo.
Producción rápida de ATP.
Se fatigan muy fácil
Diámetro grande
Producción de gran tensión (pero por periodos cortos).
Poca mioglobina - color blanco.
Los nervios determinan el tipo de fibra.



Las fibras musculares de cada unidad motora son de un sólo tipo.

La composición de la fibra de un músculo depende de la
FUNCIÓN
de dicho músculo.
Músculo
M
ixto
Ejerce baja tensión.
Se contraen fibras tipo I
Conforme aumenta la fuerza, hay reclutamiento y aumenta la frecuencia de estimulación.
Se reclutan fibras tipo II A y después tipo II B.
Se logra la máxima fuerza muscular.
Efectos del
Desuso
Inmovilización
Entrenamiento
y
Efectos del Desuso e Inmovilización
Pérdida de resistencia.
Pérdida de producción de fuerza (por reducción de act. física y envejecimiento).
Atrofia muscular.
Producción excesiva de ROS (degradación de proteínas y muerte celular).
Reducción de CSA.
Reducción de sensibilidad al Ca+2.
Afecta a la producción de energía.
Fibras tipo I (atrofiadas con inmov.).
Dificultades para mantener la postura.
Movilización temprana.
Ejercicio Isométrico.
Estimulación Eléctrica.
Tratamiento
Modifica la arquitectura.
Longitud de fascículo.
CSA.
Ángulo de pennación.
Aumento de ángulo de fascículo (14%).
Geometría muscular única.
Aumento de área transversal de fibras nerviosas.
Cambian los tipos de fibras.
Efectos en fibras: tipo II A y B tienen un gran crecimiento (más en excéntrico).
Efectos del Entrenamiento
GRACIAS.
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