Mecánica de la contracción muscular Depto. Biofísica Facultad de Medicina
Objetivo Estudiar los mecanismos involucrados en la contracción muscular esquelética. Para ello trataremos sobre: - Aspectos de su estructura anatómica. - Aspectos de la estructura microscópica básica y composición química de la fibra muscular.
Clasificación según su estructura: A) Músculo estriado Músculo esquelético Tipos de músculom 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 del tejido muscular -reserva energética - de protección (distribuyendo fuerzas y absorbiendo impactos) - generar movimiento (fuerza de tracción mediante tendones sobre un sistema de palancas articuladas). 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) 3) Miofibrillas (sarcómero) 4) Miofilamentos (delgados y gruesos) *Proteínas
Sarcómero: unidad contráctil
Estudio de las propiedades mecánicas del músculo: a) Propiedades Pasivas El estudio de las propiedades pasivas del músculo se realiza con el músculo en reposo, y de ellas podemos obtener el comportamiento elástico del mismo.
Tensión (σ ) = F/A 1 cm 2 cm 3 cm 4 cm
T L Ley de Hooke establece una relación lineal entre fuerza y longitud. T/L = pendiente = Módulo de Young
Longitud de reposo
Antes de disecar al músculo es necesario medir su longitud inicial 4 cm 4.5 cm 5 cm 5.2 cm 5.5 cm TP = TP = TP = TP = TP =
Relación σ vs L en un músculo aislado Tensión Pasiva 1 Tensión 0 4 5 6 Longitud (cm) Los materiales biológicos no se ajustan al comportamiento establecido por la ley de Hooke. Son elastómeros.
b) Propiedades activas Contracción muscular: Es el desarrollo de fuerza (tensión) por parte del músculo, que puede ir acompañado o no por un cambio de longitud (acortamiento) del mismo. El pasaje de este estado de actividad al reposo se denomina relajación. Regulación de la contracción se logra por cambios en: intensidad frecuencia Sacudidas simples
Dependencia de la contracción con la frecuencia de estimulación Tétanos Respuesta mecánica del músculo P otencial de acción del músculo
Para estudiar la relación tensión deformación del músculo en actividad es necesario producir contracciones masivas y tetánicas. 4 cm 4.5 cm 5 cm 5.2 cm 5.5 cm TP = TP = TP = TP = TP = TT = TT = TT = TT = TT =
T Tensión Total = Tensión Pasiva + Tensión activa Tensión activa = Tensión Total - Tensión Pasiva
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
Acoplamiento excitocontráctil Conjunto de mecanismos que se inician con un estímulo a nivel de la membrana celular y culminan con un aumento del calcio intracelular y su consecuencia, la contracción muscular.
Acoplamiento excitocontráctil Conjunto de mecanismos que se inician con un estímulo a nivel de la membrana celular y culminan con un aumento del calcio intracelular y su consecuencia, la contracción muscular.
Estímulo eléctrico Túbulos T Receptor de Dihidropiridina (DHPR) Receptor de Rianodina (RyR) Liberación de Ca +2 desde RS Unión Ca +2 a TnC Bombeo del Ca 2+ citoplasmático hacial el retículo por parte de la bomba de calcio (SERCA)
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
Contracción isométrica Contracción isotónica pura (o libremente cargada) Contracción a postcarga Contracción auxotónica