Biomecánica del musculo Contracción y elasticidad muscular.

Resumen: Tres tipos de músculos en el cuerpo: Esquelético (40 -45%) Liso (10 %) Cardíaco Propiedades del músculo: Irritabilidad (responde a estímulos). Contractibilidad (aprox 50-57% de su long de reposo Distensibilidad (Posibilidad de elongarlo mas de la longitud de reposo). Elasticidad (volver a su longitud de reposo)

Resumen: Elementos contráctiles: Célula muscular: Fibra muscular. Todas las capas terminadas en “isio” son de tejido conjuntivo.

Resumen: Unidad contráctil del músculo: Sarcómero Es la estructura situada en dos bandas z. * Filamentos finos: actina (unidas a banda z por TITINA) * Filamentos gruesos: miosina. Puentes inter-miofibrilares para interaccionar con filamentos finos. Titina: transmite tensión a la banda z y libera tensión de la banda I.

Resumen: La contracción esta regulada por: Inervación nerviosa. Calcio La miosina es una ATPasa, es decir, hidroliza el ATP para formar ADP y Pi, reacción que proporciona la contracción muscular.

2 tipos de elementos: Resumen: Activos: Músculo Pasivos: a. membranas de tejidos conjuntivos tipo 1 (isios) . En paralelo. b. tendones (10% de su longitud inicial cap elástica).

Resumen: Tipos de fibras musculares: La función del músculo depende de las propiedades de sus fibras. Fibras tipo 1: lentas o rojas. Metabolismo oxidativo. Gran contenido en mioglobina. Contracciones potentes, lentas y duraderas. Fibras tipo 2: Rápidas o blancas (pálidas). Metabolismo glicolítico. Movimientos rápidos y precisos. Fibras Intermedias. Importante: Las fibras se agrupan formando unidades motoras, que dependen de una sola motoneurona.

Entrenamiento muscular: Modifica la arquitectura (capacidad trófica). Propiedades fisológicas de las fibras. Huso Neuromuscular: Def: Los husos neuromusculares son receptores sensoriales en el interior del vientre muscular que detecta cambios en la longitud del músculo. Transmiten la información sobre la longitud del músculo al sistema nervioso central a través de neuronas sensoriales. Paralelo a las fibras musculares. Sensible a cambios de longitud. Reflejo miotático: reflejo medular, su función es de protección ante estiramientos excesivos, además sirve como base del tono muscular y de todo acto motor.

Clasificación muscular por forma y disposición de las fibras: Existen 2 tipos de estructura muscular. Fusiforme o longitudinal: Fibras de disposición paralelas. Pequeña superficie transversal. Constituyen músculos delgados y largos. Generan baja tensión. Gran capacidad y velocidad de acortamiento. 2. Penniforme (penado). El núcleo tendinoso asciende dentro del músculo. Fibras se ordenan según ramificaciones (uni, bi, multipenadas). Tendón dividido en varias ramificaciones. Músculos cortos y gruesos. Baja capacidad y velocidad de acortamiento.

Propiedades mecánicas de los músculos

Todos los músculos pueden ejercer fuerzas de tracción en la dirección de sus fibras y éste es el único tipo de fuerza fisiológicamente útil. Existen dos tipos de situaciones a analizar. Músculo en reposo. Músculo en actividad.

Músculo en reposo La única característica que nos interesa del músculo en reposo es su comportamiento elástico. Es necesario ver nociones físicas sobre elasticidad a la tracción.

Al aplicar tensión al extremo de un hilo cuyo otro extremo permanece fijo, obtenemos un estiramiento ∆𝑙, Dentro de un margen este obedece la ley de Hooke. ∆𝑙= 𝑙 0 .𝐹 𝑌.𝐴 𝑙 0 : longitud del cuerpo sin estar sometido a tracción. F: fuerza aplicada del extremo. Y: módulo de Young (elasticidad) depende del material (y T). A: sección transversal del material. Al cociente entre fuerza y sección lo llamamos “tensión”. 𝜎= 𝐹 𝐴

∆𝑙= 𝑙 0 𝑌. 𝜎 Entonces el módulo de Young será: 𝑌= 𝑙 0 ∆𝑙 ∆𝑙= 𝑙 0 𝑌 .𝜎 Entonces el módulo de Young será: 𝑌= 𝑙 0 ∆𝑙 .𝜎 Módulo de Young en 𝑁 𝑚 2 Sabiendo que ∆𝑙= 𝑙 𝑓 − 𝑙 𝑜 tenemos y sustituyendo en la ecuación anterior, y despejando 𝜎 tenemos: 𝜎= 𝑌 𝑙 0 . 𝑙 𝑓 −𝑌 Lo cual es una función lineal que tiene como variable a la longitud final.

Diagrama longitud tensión: En estado de reposo la mayoría de los músculos, en el organismo, ejercen cierta fuerza de tracción en virtud de su elasticidad. El punto A representa la longitud del músculo aislado en reposo. El punto 𝑙 0 representa la longitud del músculo en el organismo. Dado el gráfico mostrado, el músculo NO CUMPLE LA LEY DE HOOKE.

Banda A: Banda compuesta por los filamentos gruesos de 140 Å de miosina y finos de actina. Se subdivide en: Zona H: Zona donde solo hay filamentos de miosina visible. Línea M: Zona donde la miosina se encuentra unida a la miosina adyacente, en la cual se contraen músculos internos cardiovasculares. Banda I: Banda compuesta por los filamentos finos de 80 Å de actina. Discos Z: Sector donde se encuentran unidas las actinas adyacentes y se mantiene la continuidad con el sarcómero subsiguiente. En ellas se encuentra la proteína CapZ. Cuando se estira un músculo en reposo se puede observar que las bandas A no se modifican. En cambio se alargan los discos I así como la banda H.

2. Músculo 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. El pasaje del estado de actividad al de reposo se llama relajación

La contracción muscular se manifiesta en: Variación del estado mecánico del músculo. (estimulación nerviosa). Variación de la tensión (fuerza). Variación de la longitud del músculo. (Velocidad de acortamiento).

Sacudida simple y tétanos. Se aísla un músculo con su nervio y se instala de modo que su extremo A pueda mover el brazo P de un transductor de desplazamiento. Se obtiene un gráfico del acortamiento en función del tiempo. Si por medio de los electrodos S se estimula el nervio mediante una muy breve descarga eléctrica, el músculo se contrae bruscamente y en seguida se relaja. El proceso se llama SACUDIDA SIMPLE

La sacudida simple demora en 10 y 200 ms, según el músculo que se trate, las condiciones experimentales y la temperatura. Si los extremos del músculo se hallan fijos la contracción se hace manifiesta, por medio de la TENSION la cual se puede medir con un transductor de fuerza. (T(t)) En caso de que los extremos no estén fijos se evidencia la contracción por medio del acortamiento. T(∆𝑙)

Tétanos: Si antes de 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, si se aumenta la frecuencia suficientemente, la relajación no tiene tiempo de iniciarse y la gráfica que resulta es una curva en meseta, este tipo de contracción sostenida recibe el nombre de contracción tetánica.

Para estudiar la relación entre la longitud y la tensión del músculo en actividad es necesario producir la contracción tetánica y efectuar las determinaciones en ese estado. Queremos observar: Tensión máxima. Estiramientos para determinadas tensión. Relaciones entre los filamentos del sarcómero.

Curva a: Representa la tensión del músculo en reposo. Curva b: Tensión del músculo en actividad. Esta tensión es la suma de la que ejerce el mecansimo contráctil más la propia elasticidad del músculo en reposo. Curva C: es la resta entre la curva a y la b. (Solamente tensión contractil).

Observaciones: La gráfica muestra que el músculo ejerce su tensión máxima 𝜎 0 cuando se halla en las cercanías de la longitud de reposo 𝑙 0 y que decrece tanto a longitudes mayores como menores. Existen cambios de pendientes en 0.9 𝑙 0 , 0.75 𝑙 0 . Cuando la longitud llega al 0.6 𝑙 0 cesa la capacidad de ejercer tracción. En cuanto a longitudes máximas que la óptima, un 70% después de este valor se hace nula la tensión contráctil.