MÚSCULO TEMA IV UNIVERSIDAD RÓMULO GALLEGOS ÁREA DE INGENIERÍA AGRONÓMICA FISIOLOGÍA ANIMAL MÚSCULO TEMA IV PROF. HENRY CERMEÑO SAN JUAN DE LOS MORROS, MARZO DE 2007

Fisiología de la contracción muscular Los músculos con sus tendones obedecen a los nervios, como los soldados a sus capitanes; y los nervios están subordinados al cerebro, como los capitanes al supremo comandante; la articulación obedece, pues, al tendón, el tendón al músculo, el músculo al nervio y el nervio al cerebro. Leonardo da Vinci, Aforismos.

HAY TRES TIPOS DE MÚSCULO MOVIMIENTOS VOLUNTARIOS MÚSCULO ESQUELÉTICO MÚSCULO CARDÍACO MOVIMIENTOS INVOLUNTARIOS MÚSCULO LISO

MÚSCULO ESQUELÉTICO

Estructura del músculo esquelético: Miofibrillas y organización sarcomérica de los filamentos contráctiles. Sarcolema y túbulos transversos. Retículo sarcoplásmico y túbulos longitudinales. Bases moleculares de la contracción: Deslizamiento de los filamentos contráctiles y ciclo de formación de puentes cruzados. Papel inhibidor de la tropomiosina. Efecto liberador de la unión calcio-troponina. Acoplamiento excitación-contracción. Túbulos T y acercamiento del potencial de acción a los filamentos contráctiles. Liberación de calcio del retículo sarcoplásmico. Fuentes de energía para la contracción muscular: Fosfocreatina, glucólisis anaeróbica y fosforilación oxidativa. Subtipos metabólicos de fibras: fibras lentas y rápidas y su significado funcional. Unidad motora y sus tipos.

ESTRUCTURA DEL MÚSCULO ESQUELÉTICO

Estructura del músculo esquelético

LOS MUSCULOS REPRESENTAN....... 50% del peso corporal 40% músculo estriado esquelético 10% músculo estriado cardíaco y liso

MUSCULOS…… Los músculos son capaces de acortarse y desarrollar tensión, lo cual les permite producir movimiento y trabajo. Los músculos en respuesta a señales eléctricas convierten la energía química del ATP en energía mecánica que puede actuar sobre el ambiente.

ESTRUCTURA DEL MÚSCULO ESQUELÉTICO

ESTRUCTURA DEL MÚSCULO ESTRIADO ESQUELÉTICO

NEUROTRANSMISOR El músculo estriado esquelético se contrae estimulado por la liberación de Acetilcolina (ACh) en las uniones neuromusculares entre los terminales nerviosos y las células musculares.

FIBRA MUSCULAR Célula muscular Elongada y cilíndrica 10-100 μm de diametro Hasta 750.000 μ de longitud Múltiples núcleos Abundantes mitocondrias Numerosas Miofibrillas

MIOFIBRILLAS Elementos contráctiles especializados Intracelulares Cilíndricos 1 μ en diámetro Extiende la longitud de la fibra muscular Arreglo de elementos del citoesqueleto: Filamentos gruesos y finos

ARREGLO DE LOS FILAMENTOS

SARCOMERA Unidad funcional del músculo. Entre dos líneas Z Músculo crece por adición de sarcomeras

SARCÓMERA

CORTE TRANSVERSAL

FILAMENTO DELGADO DE ACTINA FILAMENTO GRUESO DE MIOSINA

Filamento Fino

SARCÓMERA UNIDAD CONTRÁCTIL Representa la unidad funcional básica (más pequeña) de una miofibrilla.  Son las estructuras que se forman entre dos membranas Z consecutivas.  Contiene los filamentos de actina y miosina (formada por una banda A y media banda I en cada extremo de la banda A).  Un conjunto de sarcómeros forman una miofibrilla.   Los componentes del sarcómero (entre las líneas Z) son, a saber: la Banda I (zona clara), Banda A (zona oscura), Zona H (en el medio de la Banda A), el resto de la Banda A y una segunda Banda I.

SARCÓMERA UNIDAD CONTRÁCTIL Filamentos gruesos (miosina) Línea Z Línea Z Línea Z Banda A Banda M Banda I Filamentos delgados (actina) En la contracción muscular intervienen las mitocondrias, el retículo sarcoplasmático y las membranas celulares.

RETÍCULO SARCOPLÁSMICO TÚBULOS T Y RETÍCULO SARCOPLÁSMICO

TRIADA

MECANISMO DE LA CONTRACCIÓN MUSCULAR Impulso nervioso llega a los axones terminales. Neurona motora secreta acetilcolina (ACh). La ACh es un neurotransmisor que se almacena en unas vescículas dentro del botón sináptico de la neurona motora.  La ACh liberada pasa por la hendidura o canal sinaptico hasta llegar al sarcolema de la fibra muscular ACh se fija sobre receptores en el sarcolema. Genera potencial de acción en fibra muscular.  Libera iones de calcio (Ca++) vía Túbulos: Desde retículo sarcoplasmático hacia el sarcolema. Ca++ se une con troponina sobre el filamento de actina. Separa tropomiosina de los puntos activos en filamento de actina. Cabezas (puente cruzado) de miosina se adhieren a puntos activos en el filamento de actina.  Ambos filamentos se deslizan uno a lo largo del otro, repitiendo se esta acción hasta que ocurra la contracción del sarcómero y del músculo en general.. 

Ca2+ Fibra muscular

Ca2+ Fibra muscular

Ca2+ Fibra muscular

Ca2+ Fibra muscular

acetilcolina Ca2+ Fibra muscular

acetilcolina Na+ Ca2+ Fibra muscular

Na+ Ca2+ Fibra muscular

Na+ Ca2+ Fibra muscular

Na+ Ca2+ Fibra muscular

Na+ Ca2+ Fibra muscular

Na+ Ca2+ Fibra muscular

Na+ Ca2+ Fibra muscular

Na+ Ca2+ Fibra muscular

Na+ Ca2+ Fibra muscular

Na+ Ca2+ Fibra muscular

Na+ Ca2+ Fibra muscular

Na+ Ca2+ Fibra muscular

Na+ Ca2+ Fibra muscular

Na+ Ca2+ Fibra muscular

Na+ Ca2+ Fibra muscular

Na+ Ca2+ Fibra muscular

Na+ Ca2+ Fibra muscular

Na+ Ca2+ Fibra muscular

Ca2+ Fibra muscular

Ca2+ Fibra muscular

INTERACCIÓN ACTINA-MIOSINA

CICLO DE FORMACIÓN DE PUENTES CRUZADOS

CICLO DE FORMACIÓN DE PUENTES CRUZADOS

PRODUCCIÓN DE ATP EN EL MÚSCULO ESQUELÉTICO FOSFOCREATINA CREATINA + Pi ATP Fosfocreatina, también conocido como creatina fosfato o PCr, es una molécula de creatina fosfolizada la cual es una importante almacenadota de energía en el músculo esquelético. Es usado para generar, de forma anaeróbica, ATP del ADP, formando creatina para los 2 o 7 segundos seguidos de un intenso esfuerzo. La fosfocreatina juega un papel particularmente importante en tejidos que tienen una alta y fluctuante demanda de energía como el cerebro o el músculo. GLUCOSA + O2 CO2 + H2O ATP GLUCOSA LACTATO ATP

Vaso sanguíneo O2 glucógeno glucosa ATP ATP lactato

Número de Unidades Motoras incorporadas. DETERMINANTES DEL GRADO DE TENSION DESARROLLADO POR UN MUSCULO ESTRIADO ESQUELETICO Número de Unidades Motoras incorporadas. Número de Fibras por Unidad Motora. Número de Fibras disponibles para la contracción. Frecuencia de estimulación (Tétano). Longitud de la Fibra al momento de la contracción. Tipo de Fibra Muscular. Grado de Fatiga.

SUMACIÓN DE CONTRACCIONES Potencial de acción Estímulos Contracción 10 ms

TÉTANOS contracción Potencial de acción estímulos

FATIGA GLUCOSA

Pi FATIGA FOSFOCREATINA CREATINA + Pi ATP GLUCOSA + O2 CO2 + H2O ATP LACTATO ATP

Pueden distinguirse tres tipos de contracción muscular: ISOTÓNICA ISOMÉTRICA EXCÉNTRICA

Velocidad de acortamiento CONTRACCIÓN ISOTÓNICA Fuerza Velocidad de acortamiento

CONTRACCIÓN ISOTÓNICA Fuerza Velocidad de acortamiento

Velocidad de acortamiento CONTRACCIÓN ISOTÓNICA Fuerza Velocidad de acortamiento

CONTRACCIÓN ISOMÉTRICA

CONTRACCIÓN ISOMÉTRICA

CONTRACCIÓN ISOMÉTRICA

CONTRACCIÓN EXCÉNTRICA

Recuerde que la contracción del músculo esquelético, en condiciones fisiológicas: DEPENDE DE LA LONGITUD INICIAL DEL MÚSCULO Y DE LA VELOCIDAD DE ACORTAMIENTO PUEDE SER ISOTÓNICA, ISOMÉTRICA O EXCÉNTRICA ESTA CONTROLADA POR LOS NERVIOS MOTORES PUEDE SUMARSE ES VOLUNTARIA

MÚSCULO LISO

Características diferenciales del músculo liso: Estructura y organización de los filamentos contráctiles. Sincitio funcional Mecanismo de contracción del músculo liso: Fosforilación de la miosina y contracción. Función del complejo calcio-calmodulina. Contracción sostenida del músculo liso (estado cerrado). Fuentes de calcio para la contracción: Entrada de calcio extracelular. Liberación de calcio del retículo sarcoplásmico. Acoplamiento excitación-contracción. Acoplamiento electromecánico y farmacomecánico. Efectos excitadores e inhibidores. Regulación de la actividad del músculo liso: neurotransmisores del sistema nervioso autónomo (sinapsis difusa), hormonas y autacoides.

CARACTERÍSTICAS DIFERENCIALES

ESTRUCTURA DEL MÚSCULO LISO

sincitio de músculo liso

MECANISMO DE CONTRACCIÓN DEL MÚSCULO LISO: FOSFORILACIÓN DE LA MIOSINA

FUENTES DE CALCIO PARA LA CONTRACCIÓN CALCIO EXTRACELULAR CANALES DEPENDIENTES DE VOLTAJE CALCIO INTRACELULAR Ca2+ [Ca2+] CANALES OPERADOS POR RECEPTOR LIBERACIÓN DE CALCIO INDUCIDA POR IP3 LIBERACIÓN DE CALCIO INDUCIDA POR CALCIO CONTRACCIÓN

ACOPLAMIENTO EXCITACIÓN-CONTRACCIÓN 1.- ACOPLAMIENTO ELECTROMECÁNICO Producido por cambios en el potencial de membrana ( en reposo de – 40 a – 60 mV, con gran contribución de la bomba sodio-potasio electrogénica). Ausencia de canales de sodio voltaje-dependientes y participación de canales de calcio en las respuestas despolarizantes Músculos eléctricamente inactivos y eléctricamente activos (ACTIVIDAD ESPONTÁNEA O MIOGÉNICA) Modulación por neurotransmisores 2.- ACOPLAMIENTO FARMACOMECÁNICO Sin cambios en el potencial de membrana Mediado por la activación de receptores y segundos mensajeros

ACOPLAMIENTO ELECTROMECÁNICO NEUROTRANSISOR Liberación de calcio inducida por calcio Canales calcio dependientes de voltaje Despolarización CONTRACCIÓN EXCITADOR

ACOPLAMIENTO ELECTROMECÁNICO INHIBIDOR HIPERPOLARIZACIÓN NEUROTRANSMISOR Na+ K+ K+ Cierre de canales calcio dependientes de voltaje RELAJACIÓN

REGULACIÓN DE LA ACTIVIDAD DEL MÚSCULO LISO Regulación por neurotransmisores, hormonas y autacoides Inervación autónoma Multiplicidad de neurotransmisores

ANATOMÍA DEL MIOCARDIO Las paredes musculares del corazón de los mamíferos están compuestas por una red ramificada de fibras o células musculares. Cada célula muscular está ocupada en forma dominante por haces de miofilamentos, con cada haz organizado en una serie de subunidades que se repiten, denominadas sarcómeros. Con el microscopio electrónico puede verse que el sarcómero está compuesto por miofilamentos gruesos y finos; los filamentos gruesos de miosina forman la banda A oscura y los filamentos finos de actina constituyen las bandas I claras. Los filamentos de actina en las bandas I de cada sarcómero adyacente están anclados en la línea Z. Los filamentos gruesos y finos se deslizan hacia delante y hacia atrás durante la contracción y la relajación. Las células miocárdicas están conectadas entre sí por uniones especiales denominadas discos intercalares. Los desmosomas pueden tener una función similar a los discos intercalares. El miocardio es rico en mitocondrias.

MÚSCULO CARDÍACO Potencial de acción

MÚSCULO ESQUELÉTICO MÚSCULO CARDÍACO   MÚSCULO CARDÍACO 1. Inervación y estructura a. Placas motoras terminales (AC) y unidades motoras a. Sincicio funcional con propagación del impulso b. No hay fibras autónomas hacia el músculo b. Fibras simpáticas y vagales hacia el músculo c. Túbulos T pequeños c. túbulos T grandes y transmisión eléctrica de una célula a otra   2. Alteraciones del rendimiento   a. Relación longitud-tensión b. Propiedad de suma de las contracciones b. No puede sumar contracciones c. Relación fuerza-velocidad d. Reclutamiento de mayor cantidad de fibras d. No puede reclutar más fibra e. No altera el estado inotrópico e. Estado inotrópico fácilmente alterado (puede desviar las curvas de longitud-tensión y de fuerza-velocidad) f. La contractilidad no responde al Ca2+ externo ni a los fármacos f. La contractilidad responde al Ca2+ externo, a los fármacos y a las catecolaminas 3. Curvas de longitud-tensión pasiva para el músculo   a. Distensible a la longitud normal en reposo a. Relativamente no distensible a la longitud normal en reposo

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