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Mecánica de la contracción
muscular
Depto. Biofísica
Facultad de Medicina
ESFUNO
UTI: Locomotor
Objetivo de la clase es:
Analizar algunos aspectos de la biofísica del músculo
esquelético que permitan entender la mecánica de la
contracción muscular.
Para ello trataremos sobre:
- Aspectos de su estructura anatómica.
- Aspectos de la estructura microscópica básica y
composición química de la fibra muscular.
- La función de la unidad músculo-tendinosa.
Tipos de músculo
Clasificación según su estructura:
A) Músculo estriado
Músculo esquelético
Multinucleadas
Músculo cardíaco
miocardio (ej: músculo auricular y ventricular)
Mononucleadas, posición central, ramificadas,
discos intercalares
B) Músculo liso
tejido formado por células delgadas ahusadas, miofibrillas
paralelas al eje mayor, no estriaciones transversales
- unitario (ej: paredes uterinas)
- multiunitario (fibras independientes en cuanto a
operación) (ej: paredes de vasos sanguíneos)
Funciones de los Músculos
-reserva energética
- de protección (distribuyendo fuerzas y
absorbiendo impactos)
- generar movimiento.
Las 2 últimas son posibles por las propiedades de excitabilidad
y contractilidad del tejido muscular.
Niveles de organización:
2) Fibra muscular
(unidad estructural).
1- Haces de fibras y tejido
conjuntivo (perimisio, epimisio,
endomisio)
4) Miofilamentos
(delgados y gruesos)
*Proteínas
3) Miofibrillas (sarcómero)
Sarcómero: unidad motora
Actina:
Interacción con miosina
Potencia ATPasa de Miosina
Miosina:
Actividad ATPasa
Interacción con Actina
Complejo Troponina- Tropomiosina:
Interacción con calcio determina la
Posibilidad de interacción
Actina- Miosina
Estudio de las propiedades mecánicas del músculo:
- Se realiza mediante la obtención de la relación tensión vs longitud.
- Se realiza con músculo aislado.
- Dispositivo experimental
a) Propiedades pasivas:
Ley de Hooke establece una relación lineal entre fuerza
y longitud.
Los materiales biológicos no se ajustan al
comportamiento establecido por la ley de Hooke.
Tensión (s ) = F/A
Modulo elástico (E) = s/e
e= deformación
Relación s vs L en un músculo aislado.
Tensiуn Pasiva
Tensiуn
1
0
4
5
Longitud (cm)
6
b) Propiedades Activas:
Contracción muscular: Es el desarrollo de fuerza (tensión), cambio
de longitud (acortamiento) o ambas cosas
Acoplamiento éxcito-contráctil
Conjunto de mecanismos que se inician con un estímulo, a nivel de la membrana
celular, y termina con incremento de Ca+2 ciotoplasmático y su consecuencia, la
contracción.
Estímulo eléctrico
Túbulos T
Receptor de Dihidropiridina (DHPR)
Receptor de Rianodina (RyR)
Liberación de Ca+2 desde RS
Unión Ca+2 a TnC
ATP
Ciclo de Lymn y Taylor
Regulación de la contracción se logra por cambios en:
frecuencia
intensidad
Diferentes tipos de cambios en tensión ante un estímulo:
Sacudida simple ( 10 a 200 ms)
Sacudidas simples
Dependencia de la contracción con la frecuencia de estimulación
Tétanos
R es pues ta
mec ánic a del
mús c ulo
P otenc ial de ac c ión del
mús c ulo
Por qué la tensión o acortamiento desarrollada en una contracción
tetánica es mayor que en una sacudida simple ?
Para estudiar la relación tensión deformación del músculo
en actividad es necesario producir contracciones masivas
y tetánicas.
Los músculos logran su máximo valor de tensión en longitudes
cercanas a L0
Los cambios observados en la curva tensión vs longitud
activa son coherentes con la teoría de los filamentos deslizantes
Tipos de contracción muscular:
Las manifestaciones de la contracción pueden combinarse
de diferentes maneras para dar lugar a contracciones isométricas,
isotónicas, auxotónicas y a poscarga.
Isométrica.
Isotónica.
Auxotónica.
Poscarga.
c) Relación entre tensión y velocidad de acortamiento:
Es una relación hiperbólica.
Velocidad máxima de acortamiento es un valor teórico y
depende de la velocidad de hidrólisis de ATP.
Interpretación de las curvas
velocidad de acortamiento vs. Tensión
Velocidad máxima independiente de la longitud
*La velocidad de acortamiento depende de la tasa de
los procesos bioquímicos.
*Al aumentar la velocidad disminuye en cada instante
el número de unidades que han completado un ciclo y
están disponibles para ejercer tracción.
Preguntas
1- Como se puede
obtener la relación tensión vs
deformación activa y como se puede explicar la forma de esa
función.
2- Indique de que forma se puede regular la fuerza
(tensión) ejercida por los músculos y explique por que la
tensión durante una sacudida simple es menor que en una
contracción tetánica.
3- Que entiende por contracción muscular y que tipos
conoce.
4- Como cambia la velocidad máxima de acortamiento en
función de la tensión ejercida durante el acortamiento de un
músculo esquelético y que información brinda esta función.