Mecánica de la Contracción Muscular Dpto. Biofísica Facultad de Enfermería UTI: Locomotor ESFUNO Objetivos de la Clase 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. 2 1
Tipos de Músculos Clasificación según su estructura: A) Músculo estriado Músculo esquelético Multinucleadas Músculo cardíaco miocardio (ej: músculo auricular y ventricular) Mononucleadas, posición central, ramificadas, discos intercalares. 3 B) Músculo liso Tejido formado por células delgadas ahusadas, miofibrillas paralelas al eje mayor, sin estriaciones transversales. - unitario (ej: paredes uterinas) - multiunitario (fibras independientes en cuanto a operación) (ej: paredes de vasos sanguíneos) 4 2
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. 5 2) Fibra muscular (unidad estructural). 1-Haces de fibras y tejido conjuntivo (perimisio, epimisio, endomisio) 3) Miofibrillas (sarcómero) 4) Miofilamentos (delgados y gruesos) *Proteínas 6 3
Niveles de Organización 7 Sarcómero: Unidad Motora 8 4
Miosina: Actividad ATPasa Interacción con Actina Actina: Interacción con miosina Potencia ATPasa de Miosina Complejo Troponina- Tropomiosina: Interacción con calcio determina la Posibilidad de interacción Actina- Miosina 9 Propiedades Mecánicas 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. 10 5
Tensión Pasiva T e n s ió n P a s iv a 1 Tensión 0 4 5 6 L o n g it u d ( c m ) 11 b) Propiedades Activas: Contracción muscular: Es el desarrollo de fuerza (tensión), cambio de longitud (acortamiento) o ambas cosas. Acoplamiento éxcitocontráctil: conjunto de mecanismos que se inician con un estímulo, a nivel de la membrana celular, y termina con incremento de Ca2+ citoplasmático y su consecuencia es la contracción. 12 6
b) Propiedades Activas: Estímulo eléctrico Túbulos T Receptor de Dihidropiridina (DHPR) Receptor de Rianodina (RyR) Liberación de Ca +2 desde RS Unión Ca +2 a TnC 13 Ciclo de Lymn - Taylor 14 7
Dependencia de la contracción con la intensidad del estímulo Sacudidas simples 15 Dependencia de la contracción con la frecuencia de estimulación Tétanos Respuesta mecánica del mús culo Potencial de acción del mús culo 16 8
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. 17 Los músculos logran su máximo valor de tensión en longitudes cercanas a L 0. Los cambios observados en la curva tensión vs longitud activa son coherentes con la teoría de los filamentos deslizantes. 18 9
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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. Isotónica Isométrica Auxotónica Poscarga 21 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. 22 11
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. 23 Bibliografía Biofísica de Frumento, Cap. 4 Fisiología Humana de Houssay, Cap. 4 24 12