Biomecànica Osteo-Articular y Muscular PDF

BIOMECANICA OSTEO- ARTICULAR Y MUSCULAR Estudia las estructuras mecánicas sometidas a movimientos y fuerzas, atendiendo a sus causas y consecuencias  Se presenta tanto en nivel macro como micro molecular 1 Bf. Dra. Marcia Zapata 20/5/2024  Esto inclu...

BIOMECANICA OSTEO- ARTICULAR Y MUSCULAR Estudia las estructuras mecánicas sometidas a movimientos y fuerzas, atendiendo a sus causas y consecuencias  Se presenta tanto en nivel macro como micro molecular 1 Bf. Dra. Marcia Zapata 20/5/2024  Esto incluye el análisis del modo de andar humano y la investigación de las fuerzas deformantes que sufre el cuerpo. La biomecánica también estudia otros sistemas y órganos corporales, como el comportamiento de la sangre como fluido en movimiento, la mecánica de la respiración, o el intercambio de energía en el cuerpo humano. FUNCIONES DEL SISTEMA OSEO Soporte, locomoción, protección de órganos, almacenamiento de minerales, nutrición, transmisión del sonido en el oído medio El propósito fundamental del esqueleto es dar estabilidad mecánica al cuerpo. 2 Bf. Dra. Marcia Zapata 20/5/2024 Los músculos están unidos a los huesos a través de tendones y ligamentos. Con la edad y en algunas enfermedades, la función de soporte se deteriora. Con ayuda de los músculos, los huesos mueven el cuerpo a través de sistemas de palancas.  Los huesos cambian a lo largo de la vida.  Los osteoclastos destruyen el hueso, cada día consumen 0,5 gramos de calcio; de los 1000 gramos que tiene el esqueleto.  Los osteoblastos generan hueso deben utilizar la mínima cantidad de calcio. Éstos son mas activos durante la juventud. 4 Bf. Dra. Marcia Zapata 20/5/2024  Pero a partir de los 35-40 esa actividad se revierte decreciendo la masa esquelética hasta la muerte. Este decrecimiento es más rápido en las mujeres y da lugar a los huesos débiles, la osteoporosis, que da lugar a fracturas especialmente de columna y cadera.  El proceso de reemplazo del esqueleto es lento, se produce cada 7 años.  Los huesos contienen la médula ósea, factor muy importante en la formación de las células sanguíneas. 5 Bf. Dra. Marcia Zapata 20/5/2024  PROPIEDADES DE LOS HUESOS COMO SÒLIDOS  Soportan pequeñas o grandes presiones según la función que desempeñen en el cuerpo.  Los huesos son materiales elásticos y frágiles, se fracturan sin alcanzar las deformaciones permanentes; todo depende de la dirección en que actúan las fuerzas deformantes. Ejemplo: Si el fémur es sometido a una compresión longitudinal, requiere una fuerza de regular intensidad para lograr su deformación 6 Bf. Dra. Marcia Zapata 20/5/2024  Si la fuerza actúa perpendicular a la longitud, la tenacidad del hueso es mucho menor y se rompe con facilidad. Se rompen Resisten al corte 7 Bf. Dra. Marcia Zapata 20/5/2024  Esfuerzo (F/A) 140 120 100 80 60 40 20 0 DL/L 0.005 0.010 0.015 Los esfuerzos y las deformaciones están relacionados con el Módulo de Young, que es la relación entre la fuerza aplicada por unidad de superficie transversal y el incremento en la longitud por unidad de longitud F/A FL Y= = DL/L A DL 10 Bf. Dra. Marcia Zapata 20/5/2024  Generalmente los huesos no se rompen por esfuerzos de compresión, sino por corte ( Cizallamiento) o por tensión. Un ejemplo de corte se produce cuando el pie gira con relación a la pierna, lo que da lugar a una fractura expuesta, con riesgo de infección. Si se considera las fuerzas que actúan en un hueso durante una colisión; segunda ley de la dinámica: F=m*a a = ΔV/t. Se concluye que para que la acción de la fuerza disminuya, es necesario incrementar el tiempo de la colisión, lo que se consigue con el cinturón de seguridad. 11 Bf. Dra. Marcia Zapata 20/5/2024  Los huesos pueden soportar fuerzas muy grandes durante tiempos muy cortos sin que se produzca la fractura, incluso superando el máximo esfuerzo a la compresión, esta propiedad se denomina visco elasticidad ósea. Las fracturas óseas se producen por:  Compresión  Tracción  Flexión  Torsión 12 Bf. Dra. Marcia Zapata 20/5/2024  La acción de las fuerzas en el organismo dan lugar a:  1.- Movimiento  2.- Estabilidad 13 Bf. Dra. Marcia Zapata 20/5/2024   3.- Empuje  4.- Tracción  5.- Flujo 14 Bf. Dra. Marcia Zapata 20/5/2024  Los seres vivos dependen de las fuerzas  Por ejemplo: Hacen circular la sangre  Permiten el flujo de aire hacia y desde los pulmones.  Propulsan la orina a lo largo del tubo colector 15 Bf. Dra. Marcia Zapata 20/5/2024  Clasificación de las fuerzas: 1.- La Fuerza de Gravitación Universal: Dos cuerpos se atraen con una fuerza que es proporcional a su masa e inversa con el cuadrado de la distancia que los separa 16 Bf. Dra. Marcia Zapata 20/5/2024  …La fuerza gravitacional El peso es el resultado de la atracción entre la tierra y los objetos. 17 Bf. Dra. Marcia Zapata 20/5/2024  Consecuencias de la fuerza gravitacional: Efectos óseos, musculares ( las investigaciones realizadas en vuelos cortos muestran que los músculos extensores desarrollan una atrofia más grave que los flexores) Cardiovasculares ( la alteración más importante es la redistribución de fluidos al territorio encefálico, lo cuál condiciona sobrecarga cardíaca e incremento de la presión intravascular). 18 Bf. Dra. Marcia Zapata 20/5/2024  Efectos neurológicos ( la exposición a un ambiente de microgravedad altera la distribución de los líquidos corporales y el grado de distensión de las venas craneales, estos cambios son capaces de alterar la auregulación cerebral por cambio de estructura. Efectos Fisiológicos en un ambiente de microgravedad REVISTA SCIELO, ARTÍCULO CIENTÍFICO; MÉXICO 2015 19 Bf. Dra. Marcia Zapata 20/5/2024  Conclusiones:  Ayuda a la conservación de los huesos, evitando la pérdida de sus minerales  Largos períodos de permanencia en reposo (convalecencia) modifican la interacción de las fuerzas en el organismo (pérdida ósea).  La falta de gravedad hace que los astronautas pierdan peso. En el desarrollo de nuestras actividades, no sentimos la acción de las fuerzas gravitacionales porque son extremadamente pequeñas, si se comparan con los otros tipos de fuerzas. 20 Bf. Dra. Marcia Zapata 20/5/2024  2.- LA FUERZA ELÉCTRICA La presencia de la electricidad en nuestro organismo, abre el campo de estudio y aplicaciones, lo que nos permite dar una definición de electricidad:  La electricidad es flujo de electrones, iones o de los dos a la vez y genera estas fuerzas eléctricas.  Estas fuerzas son más intensas comparadas con las fuerzas gravitacionales.  Las fuerzas eléctricas son el resultado de la presencia de cargas eléctricas (+,-); las mismas que generan campos eléctricos, campos magnéticos, fuerzas eléctricas y fuerzas magnéticas. 21 Bf. Dra. Marcia Zapata 20/5/2024  Ejemplo: Los huesos contienen átomos de carbonato de calcio y fosfato de calcio, que forman un cristal sólo si las fuerzas eléctricas son lo suficientemente grandes para atraparlos. 22 Bf. Dra. Marcia Zapata 20/5/2024  APLICACIONES DE LA FUERZA ELÉCTRICA Revista Ingeniería Biomédica ISSN 1909-9762. Volumen 5, número 9, enero-junio 2011, 50-59 Escuela de Ingeniería de Antioquia- Universidad CES, Medellín, Colombia La presencia de los CE en el proceso natural de cicatrización de heridas es quizás una de las condiciones de aplicación de los CE más reconocida. En éstas los CE tienen la capacidad de direccionar e influir sobre las etapas de embriogénesis, regeneración y cicatrización [5,42- 44] y están directamente relacionados con migración y reorganización del tejido [2,45]. 23 Bf. Dra. Marcia Zapata 20/5/2024  3. Fuerzas Magnéticas El cuerpo humano es una máquina electromagnética, cuya fuente energética principal se origina en el magnetismo terrestre, aunque esta no es la única vía. El oxígeno, los alimentos, la propia actividad celular, la actividad física y mental, el fluido de los líquidos y los factores bioquímicos constituyen una producción constante de "energía biomagnética". 24 Bf. Dra. Marcia Zapata 20/5/2024 Por todo ello, resulta comprensible que la aparición o cura de muchas enfermedades tengan como causa o como consecuencia, cambios en el potencial biomagnético del organismo Los cuerpos que tienen magnetismo se denominan imanes. Las fuerzas con que se atraen se denominan magnéticas y son consecuencia de las fuerzas eléctricas existentes en el interior de los imanes. 25 Bf. Dra. Marcia Zapata 20/5/2024  4.- Las Fuerzas Electromagnéticas Se deben a la atracción o repulsión de fuerzas eléctricas y magnéticas.  Una fuerza magnética puede ser generada por cargas eléctricas en movimiento.  Del mismo modo, una fuerza eléctrica puede ser generada por un campo magnético en movimiento 26 Bf. Dra. Marcia Zapata 20/5/2024  5.- Las Fuerzas Nucleares del Átomo Las cargas eléctricas del átomo generan dos clases de fuerzas que son muy grandes 1.- Fuerza nuclear fuerte 2.- Fuerza nuclear débil Las dos se utilizan en medicina nuclear 27 Bf. Dra. Marcia Zapata 20/5/2024  La fuerza nuclear fuerte: Es la responsable de la estabilidad del núcleo atómico, vence la repulsión generada por la carga positiva de los protones (p+) Impide que los electrones (e-) sean atraídos por el núcleo.  Toda la carga positiva del átomo se concentra en el núcleo, mientras que la negativa se distribuye en las órbitas.  Si el núcleo tuviese el tamaño de una canica, en proporción pesaría 34.000 toneladas. 28 Bf. Dra. Marcia Zapata 20/5/2024  5.2.-Fuerza nuclear débil Está involucrada en el decaimiento de los electrones (Radiación ), por lo que se la considera como una fuerza de carácter eléctrico. 29 Bf. Dra. Marcia Zapata 20/5/2024  Fuerza nuclear débil Hay que vencer la fuerza nuclear débil para que un electrón sea sacado de su órbita, la energía liberada por el decaimiento de los electrones da lugar a la emisión de Rx 30 Bf. Dra. Marcia Zapata 20/5/2024  Los electrones no son atraídos por el núcleo porque: 1.- Su velocidad desarrolla una fuerza centrífuga que los aleja del núcleo. 2.- La energía de ligazón, que es parte de la energía gravitacional, mantiene al electrón en su órbita. 31 Bf. Dra. Marcia Zapata 20/5/2024  Nuestro organismo es básicamente una máquina eléctrica: Si la célula está en reposo, entre sus caras hay una diferencia de potencial de 60 mV (milivoltios,< 0.1V). El espesor de la membrana es igual a 0,0075 = 75 A0 32 Bf. Dra. Marcia Zapata 20/5/2024  Potencial transmembrana Si el espesor de la membrana celular fuese igual a 1 centímetro, ese potencial equivaldría a 100 000 voltios 33 Bf. Dra. Marcia Zapata 20/5/2024  Estática y Dinámica Las fuerzas que actúan en el organismo, determinan que el cuerpo se encuentre: 1.- En equilibrio (Estática) 2.- En movimiento (Dinámica). ESTÁTICA.- Estudia los efectos de las fuerzas aplicadas a un cuerpo en equilibrio (estacionario). 34 Bf. Dra. Marcia Zapata 20/5/2024   La resultante de las fuerzas y momentos que actúan sobre un cuerpo en equilibrio es igual a cero.  Los órganos internos se mantienen en su sitio porque se encuentran en equilibrio. 35 Bf. Dra. Marcia Zapata 20/5/2024  Palancas  Las fuerzas “internas” producidas por el músculo se transmiten a través de los tendones y huesos, hacia el exterior.  Este proceso se produce gracias a la acción de sistemas de palancas. 36 Bf. Dra. Marcia Zapata 20/5/2024  La palanca Es una barra rígida que puede girar alrededor de un punto fijo (punto de apoyo o fulcro) al ejerce una fuerza para levantar un peso 37 Bf. Dra. Marcia Zapata 20/5/2024  En una palanca actúan dos fuerzas: 1.-Potencia 2.-Resistencia Potencia es la fuerza necesaria para levantar el peso Resistencia generalmente es el peso a levantar 38 Bf. Dra. Marcia Zapata 20/5/2024 Las palancas se clasifican en tres clases; según la posición del punto de apoyo, resistencia y potencia Primera clase (son las menos frecuentes en nuestro organismo)  Resistencia  Apoyo  Potencia 39 Bf. Dra. Marcia Zapata 20/5/2024  SEGUNDA CLASE  Apoyo  Resistencia  Potencia 40 Bf. Dra. Marcia Zapata 20/5/2024  TERCERA CLASE (son las más frecuentes Apoyo Potencia Resistencia 41 Bf. Dra. Marcia Zapata 20/5/2024  Ejemplos de palancas en nuestro cuerpo En la cabeza: el trapecio genera una fuerza (potencia) para vencer el peso de la cabeza (resistencia), el punto de apoyo está ubicado en la articulación occipitaloidea. 1ra clase 42 Bf. Dra. Marcia Zapata 20/5/2024  2da clase Los gemelos y el soleo provocan una fuerza (potencia) para vencer el peso del cuerpo (resistencia), con apoyo en los metatarsianos. 43 Bf. Dra. Marcia Zapata 20/5/2024  3ra clase La fuerza proporcionada por el bíceps (potencia), levanta el antebrazo (resistencia) y se apoya en la articulación del codo. 44 Bf. Dra. Marcia Zapata 20/5/2024  Única condición que se cumple en palancas mM*dM = mW*dW = 0 mM = momento de la potencia dM = Distancia a la potencia mW = Momento de la resistencia dW = Distancia a la resistencia Las palancas son sistemas en equilibrio, por lo que la suma de momentos es igual a cero. Momento es una fuerza que al ser aplicada sobre un cuerpo produce giro ΣMomentos = 0  El momento producido por la potencia es igual al de la resistencia. 45 Bf. Dra. Marcia Zapata 20/5/2024 En palancas las distancias se miden siempre desde el punto de apoyo a la resistencia; desde el punto de apoyo a la potencia; desde el punto de apoyo al centro de gravedad. Ejercicio: Aplicando la única condición que se cumple en palancas y mediante el esquema de palancas de 3ra clase. Determinar la fuerza desarrollada por el bíceps (M) al levantar un peso (W); tomando en cuenta que las distancias se miden desde el punto de apoyo o fulcro. Datos Si la distancia entre F y M = 0.06 m. Distancia entre F y H = 0.18 m. Distancia entre F y W = 0.32 m. Si la masa del antebrazo (H) es 0,7 kg Masa a levantar(w) es 0,15kg 46 Bf. Dra. Marcia Zapata 20/5/2024  ESQUEMA DE PALANCAS DE 3RA CLASE mA= 0.7 kg mW= 0.15 kg M H W F 0.06 m. 0.18 m. 0.32 m. 47 Bf. Dra. Marcia Zapata 20/5/2024  CONDICIÒN DE PALANCAS 48 Bf. Dra. Marcia Zapata 20/5/2024  DINÀMICA Las fuerzas también dan lugar al cambio del estado de movimiento de un cuerpo; lo aceleran o lo cambian de dirección La fuerza es proporcional con la masa del cuerpo y la aceleración que adquiere F=m*a Es más fácil mantener el movimiento de una silla de ruedas, que iniciar su movimiento. Primero hay que vencer su inercia. La aceleración es la variación de velocidad en la unidad de tiempo. a = (v final - v inicial) / t 49 Bf. Dra. Marcia Zapata 20/5/2024  Una fuerza le proporciona a la masa de 2,5 Kg. una aceleración de 1,2 m/s2. Calcular la magnitud de dicha fuerza en Newton Datos m = 2,5 Kg. a =1,2 m/s2. F =? (N ) Solución Para calcular la fuerza usamos la ecuación de la segunda ley de Newton: Sustituyendo valores tenemos: F = m*a 50 Bf. Dra. Marcia Zapata 20/5/2024  2. Un cuerpo pesa en la tierra 325N. ¿Cuál será su peso en la luna, donde la gravedad es 1,6 m/s2? Datos PT= 325 N PL =? gL = 1,6 m/s2 Solución Para calcular el peso en la luna usamos la ecuación PL = m*gL Como no conocemos la masa, la calculamos por la ecuación: Pt = m*gt Que al despejar m tenemos: m = Pt/gt m = 325kg*m/s² / 9.8 m/s2 m= 33,16 kg Esta masa es constante en cualquier parte, por lo que podemos usarla en la luna: PL = 33,16kg * 1,6m/s2 PL = 53 N 51 Bf. Dra. Marcia Zapata 20/5/2024  EFECTOS DE LAS FUERZAS EN EL ORGANISMO Dan lugar a:  La aparente variación del peso corporal  Cambios en la presión hidrostática de los líquidos orgánicos  La distorsión y hasta ruptura de los tejidos elásticos del organismo  Un aumento de la tendencia a la separación de los sólidos suspendidos en soluciones  Aceleraciones muy grandes pueden provocar que los músculos no logren desarrollar fuerzas suficientes.  O que la sangre se acumule en ciertas regionesdel cuerpo o se acelere, dependiendo de la dirección de las fuerzas. 52 Bf. Dra. Marcia Zapata 20/5/2024  FUERZAS DE FRICCIÓN El rozamiento se presenta cuando una superficie se desliza con respecto a otra. Hay una fuerza de fricción entre la suela del zapato y la superficie La dirección de la fuerza ejercida por el calzado es oblicua. 53 Bf. Dra. Marcia Zapata 20/5/2024  La componente horizontal de la reacción nos permite caminar Esa fuerza se descompone en dos fuerzas: una vertical y otra horizontal  La primera es equilibrada por la reacción del suelo  La componente horizontal que es contrarrestada por las fuerzas de fricción y permite el desplazamiento hacia adelante  La fuerza de rozamiento depende del valor de la reacción vertical N (normal) y del coeficiente de fricción (µ) Ff = µN 54 Bf. Dra. Marcia Zapata 20/5/2024  Material Coeficiente de fricción  Ruedas de tren 0.15 Llantas mojadas 1.00 Llantas húmedas 0.70 Tendón y vaina 0.013 Articulación (sana) 0.01 55 Bf. Dra. Marcia Zapata 20/5/2024  COMPONENTES PRINCIPALES DE LA ARTICULACIÓN  Membrana sinovial (encierra a la articulación y retiene el líquido)  Fluido sinovial  Cartílago 56 Bf. Dra. Marcia Zapata 20/5/2024  El coeficiente de fricción para articulaciones sanas, es menor a 0.01, este valor es menor que el coeficiente de fricción de un patín sobre hielo 0.03. El valor del coeficiente de fricción 0.01, significa que para mover una carga de 100kg la fuerza de fricción es de 1Kg. Si se remueve el líquido sinovial, ese coeficiente aumenta notablemente porque ya no hay lubricante. En las articulaciones, la fuerza de fricción tiene valores muy bajos, el líquido sinovial es el encargado de la lubricación La mayor parte de los órganos están bañados por capas de lubricante 57 Bf. Dra. Marcia Zapata 20/5/2024  SISTEMA MUSCULAR 58 Bf S. Muscular Dra. Marcia Zapata  Aproximadamente el 40% del cuerpo humano está formado por músculos, vale decir que por cada kg de peso total, 400 gramos corresponden a tejido muscular. 59 Bf S. Muscular Dra. Marcia Zapata 60 Bf S. Muscular Dra. Marcia Zapata  MECANISMO DE LA CONTRACCIÓN MUSCULAR Los mecanismos moleculares de la contracción son muy similares, aún cuando los músculos cumplan funciones diferentes. Ejemplo: Los intestinales son muy lentos; el cardíaco se contrae y relaja con ritmo constante durante toda la vida. Análisis del comportamiento muscular en el laboratorio 1. Si un músculo es conservado, durante varias semanas, en glicerina se observa que:  Se eliminan los elementos solubles incluido el agua  Y sólo quedan las proteínas estructurales del músculo, actina y miosina. 2. Si se colocan estas proteínas en solución fisiológica y se añade jugo muscular, que incluso pudo haber hervido, el músculo se contrae. 61 Bf S. Muscular Dra. Marcia Zapata  Conclusión: La contracción muscular sólo requiere de la presencia de proteínas estructurales y de elementos resistentes al calor y de peso molecular bajo. 62 Bf S. Muscular Dra. Marcia Zapata  Sistemas que intervienen en la contracción 1.- Misiona, representa el 60% de los prótidos musculares, forma los filamentos gruesos y participa en la hidrólisis del ATP. 2.- Actina, es el 12% del total de las proteínas musculares; está presente en los filamentos finos. 3.- Glucógeno, proveniente de la agregación sanguínea. 4.- ATP, Creatina Fosfato 5.- Iones Ca++ y Mg++ cuyos enlaces son de alta energía. 63 Bf S. Muscular Dra. Marcia Zapata  La contracción muscular ocurre cuando los filamentos de actina y misiona se deslizan unos sobre otros Lo que da lugar al acortamiento de las sarcómeras 64 Bf S. Muscular Dra. Marcia Zapata Este concepto de contracción muscular se denomina modelo de filamentos deslizantes. Ni los filamentos de actina ni los de misiona cambian su longitud, durante el proceso de contracción y relajación. 65 Bf S. Muscular Dra. Marcia Zapata  El papel de los cationes Ca++ y Mg++ en la formación de los puentes  Cuando el músculo es colocado en glicerina se observa: 1.- La activación del centro de la ATP-asa requiere la presencia de iones Ca2+ ; Si se extraen los iones Ca2++ , no se produce la hidrólisis del complejo ATP- Mg2+ 2.- La ATP-asa de la misiona sólo hidroliza el ATP en presencia del Mg++. La ATP-asa solo desdobla un complejo ATP-Mg2+ 66 Bf S. Muscular Dra. Marcia Zapata  3.- El complejo ATP-Mg2+ origina la disolución del precipitado y la relajación de un músculo tratado con glicerina 4.- Al añadir simultáneamente ATP-Mg2+ e iones Ca2+ se refuerza la precipitación dando lugar a la contracción del músculo tratado. 67 Bf S. Muscular Dra. Marcia Zapata  Si se trata por separado: 1. Miosina + ATP + Ca + Mg No hay precipitación 2. Actina + ATP + Ca + Mg  Tampoco se produce la precipitación 3. Miosina + Actina +ATP + Ca +Mg Se produce la contracción 68 Bf S. Muscular Dra. Marcia Zapata  CONCLUSIÓN: El mecanismo básico de la contracción muscular depende de la acción conjunta de las dos proteínas en presencia del ATP y de cationes divalentes. El aporte de Ca al sistema Acto Misiona ATP-Mg, da lugar a una contracción. La falta de iones Ca conduce al relajamiento del sistema. 69 Bf S. Muscular Dra. Marcia Zapata  Cuando el músculo está en reposo: El ATP está unido a puntos de los filamentos gruesos. Y la Misiona se encuentra sin actividad enzimática, sin posibilidad de combinarse con la actina de los filamentos finos. Cuando llega un impulso eléctrico, el retículo sarcoplasmático libera iones Ca++, que se fijan a puntos de la actina del filamento fino y en los extremos libres del ATP, dando lugar a la formación de puentes. En la fase de excitación, los filamentos están enlazados por puentes transversales en los que interviene el ATP. 70 Bf S. Muscular Dra. Marcia Zapata  Al mismo tiempo hay repulsión electrostática entre el extremo libre del ATP y ciertos átomos o grupos de átomos de la misiona. Por lo que el ATP se encuentra estirado y formando un ángulo de 45° con la dirección de los filamentos. Simultáneamente, la presencia de Ca++ da lugar al reordenamiento de las cargas eléctricas, eliminando parte de las fuerzas de repulsión que mantenían estirado al ATP, el mismo que tiende a contraerse , disminuyendo la longitud del sarcómero y dando lugar a la contracción muscular. La molécula de ATP queda más próxima que antes a la misiona del filamento grueso y se hidroliza. 71 Bf S. Muscular Dra. Marcia Zapata  La degradación del ATP da lugar a la liberación de la energía que da lugar a la contracción. Inmediatamente, el ATP es regenerado gracias a la hidrólisis de la Creatina Fosfato. Y aparece de nuevo, tenso e inclinado para formar un nuevo puente con un átomo de Ca++ y proseguir con la contracción. Al cabo de un lapso muy breve, el Ca++ es absorbido por el retículo sarcoplasmático, se rompen los puentes y el músculo queda relajado, hasta que un nuevo impulso de lugar a una nueva liberación del ion calcio y el proceso se repita. 72 Bf S. Muscular Dra. Marcia Zapata   La hidrólisis del ATP significa la ruptura del equilibrio que mantiene con la misiona durante el reposo muscular.  El ATP actúa como un plastificante que proporcionar la elasticidad a la masa muscular.  Durante su hidrólisis, el potencial de transferencia de grupo del ATP genera un fosfato orgánico que se incorpora al ciclo metabólico del glicógeno.  Más tarde, para que el ATP sea recompuesto, requiere radicales fosfato y energía, que son provistos por la hidrólisis de la creatina fosfato y del catabolismo glucídico. 73 Bf S. Muscular Dra. Marcia Zapata   La creatina fosfato en presencia de la creatina-fosfatasa se desdobla en una molécula de creatina y en un radical fosfato, liberando 11 Kcal/mol  Este fosfato se une al ADP para regenerar el ATP. 74 Bf S. Muscular Dra. Marcia Zapata  Fenómenos Físico-Químicos que se desarrollan durante la contracción muscular 1.- Aumento del consumo de oxígeno 2.- Disminución del ATP y del Glicógeno 3.- Aumento del ácido láctico 4.- Liberación del calor 75 Bf S. Muscular Dra. Marcia Zapata  CLASIFICACIÓN DE LOS CUERPOS SEGÚN ROBERT HOOKE Robert Hooke.- Observó que para muchos materiales la curva de esfuerzo vs. deformación tiene una relación directa. La fuerza requerida para estirar un objeto elástico, como un resorte de metal, es directamente proporcional a la extensión del resorte. A esto se le conoce como la ley de Hooke, y comúnmente la escribimos así: F = k*x F es la fuerza X es la longitud de la extensión o compresión k es una constante de proporcionalidad conocida como constante de resorte, que generalmente está en N/m. 76 Bf. Dra. Marcia Zapata 20/5/2024  Con estos antecedentes Hooke clasifica a los cuerpos en dos grupos.  Cuerpos perfectamente elásticos y  Cuerpos elásticos. Características de los cuerpos perfectamente elásticos: 1. La fuerza (esfuerzo) es directamente proporcional a la deformación. 2. Se trata de cuerpos inorgánicos 3. Las constantes de dilatación no cambian. Ejemplos: Caucho, alambre, cobre, oro, plata, aluminio, bronce. 77 Bf. Dra. Marcia Zapata 20/5/2024  Características de los cuerpos elásticos: 1. La fuerza (esfuerzo) es inversamente proporcional a la deformación. 2. Se trata de cuerpos orgánicos 3. Las constantes de dilatación cambian. Ejemplos: el músculo. 78 Bf. Dra. Marcia Zapata 20/5/2024  PROPIEDADES ELÀSTICAS DE LOS MÙSCULOS La acción del impulso nervioso da lugar a la liberación del calcio y sólo afecta a una parte del músculo.  La contracción es un proceso gradual, en el que se integran sucesivamente todas las partes involucradas, para satisfacer la fuerza exterior.  El músculo puede desarrollar fuerzas al contraerse y no al extenderse. La unidad motora del músculo está formada por una moto neurona, su axón y las fibras musculares que responden a la excitación, como respuesta a un impulso nervioso 79 Bf. Dra. Marcia Zapata 20/5/2024  La sumaciòn o reunión de las contracciones de las unidades motoras para aumentar la fuerza exterior se produce:  Aumentando el número de unidades motoras que se contraen simultáneamente.  Aumentando la frecuencia de contracción. Si el SNC envía una señal débil, se inicia la contracción de las unidades motoras más pequeñas. Al aumentar la intensidad señal, se contraen unidades motoras más grandes, que pueden llegar a desarrollar una fuerza hasta 50 veces más grande que la generada por las pequeñas. Este es el principio del tamaño 80 Bf. Dra. Marcia Zapata 20/5/2024  El principio del tamaño se debe a que las unidades motoras pequeñas son más excitables que las grandes y se excitan antes.  La fuerza de contracción aumenta progresivamente con la frecuencia de estimulación, llegando finalmente a la tiranización en que la frecuencia de estímulo es tan alta que la contracción parece continua y uniforme. La variación de la longitud, acortamiento o elongaciòn, da lugar a tipos de contracción muscular.  Activa.- El músculo se contrae y produce una fuerza para que pueda realizar trabajo externo.  Pasiva.- Se extiende no ejerce fuerza externa, no realiza trabajo externo pero presenta resistencia a su estiramiento. 81 Bf. Dra. Marcia Zapata 20/5/2024  Isométrica.- En la que el músculo ejerce una fuerza sin contraerse, cuando tratamos de empujar un objeto sin conseguirlo. No se realiza trabajo exterior, hay fuerza pero no desplazamiento. Isotónica.- El músculo se contrae, ejerciendo una fuerza constante, es contraria a la isométrica. Sin embargo, el comportamiento elástico del músculo en el estado de la carga es diferente al de descarga. No es el mismo en la extensión que en la distensión. Éste fenómeno se denomina Histéresis Muscular. Se debe a que es un sistema elástico y viscoso y que debe vencer las resistencias de su masa y la viscosidad de sus líquidos intra y extra celulares. 82 Bf. Dra. Marcia Zapata 20/5/2024  La longitud de un músculo estriado puede duplicarse sin llegar a la ruptura, la de un liso puede triplicarse. Si un músculo es sometido a tracción, el alargamiento no es directamente proporcional, a la deformación se trata de un sistema elástico. Este comportamiento se debe a que sus materiales orgánicos tienen coeficientes de alargamiento o deformación diferentes. Si L es la longitud de la fibra en reposo, en contracción normal, disminuye hasta un valor igual a 0.66L. En contracción activa y forzada la longitud disminuye a valores inferiores a 0.66L, pero si las fibras se contraen a valores menores a 0.33L, entra en un estado irreversible que se denomina estado Delta o de Ramsey & Street. 83 Bf. Dra. Marcia Zapata 20/5/2024  Calores musculares Cuando el músculo es excitado por un estímulo, se contrae, realiza trabajo y parte de la energía se libera en forma de calor. La liberación de calor se lleva a cabo en varias fases, de acuerdo con el estado músculo. La producción de calor es un mecanismo homeostático para mantener la temperatura corporal. El músculo libera calor en sus tres estados: 1.- Calor de reposo 2.- Calor Inicial: Que comprende: ( calor de activación y calor de contracción propiamente dicha). 3. Calor de Recuperación: ( El de relajación y el intervalo de la post relajación) 84 Bf. Dra. Marcia Zapata 20/5/2024  CALOR DE REPOSO.- En estado de reposo, el músculo disipa una pequeña cantidad de calor, producto de las reacciones metabólicas que se producen con el músculo en ese estado es igual a 2 cal / kg * min Q reposo total = 2 (cal/Kg minuto); * m (Kg) * t (min) Este calor es consecuencia de las reacciones metabólicas que se producen con el músculo en reposo. Calor inicial.- Se libera muy rápidamente, se produce luego del estímulo y se mantiene durante la contracción. Está compuesto de dos fracciones: 1.- Calor de activación 2.- Calor de acortamiento 85 Bf. Dra. Marcia Zapata 20/5/2024  Q inicial = Q activación + Q de acortamiento Calor de activación.- Se presenta con la llegada del estímulo, no hay acortamiento visible del músculo. Se debe a la entropía procedente de las reacciones que hacen pasar al músculo desde el estado de reposo a uno listo para la contracción. Calor de contracción o acortamiento.- Se libera durante la contracción, dura fracciones de segundo. Q c = Kc * Área * L Qc = Calor de acortamiento en calorías Kc = Constante de acortamiento = 0.146 cal/cm2cm A = Área transversal del músculo, en centímetros cuadrados L = Longitud de acortamiento de la fibra muscular en centímetros. 86 Bf. Dra. Marcia Zapata 20/5/2024 Calor de relajación.- Se libera cuando el músculo retorna al estado de reposo, es el resultado de la disipación de la energía que mantenía al músculo en tensión y no a reacciones químicas; este calor no tiene mayor significación cuantitativa. RENDIMIENTO MUSCULAR Cuando un músculo realiza trabajo, transforma energía, la misma que debería ser igual a la suministra para su funcionamiento (1 principio). Sin embargo por efecto de los calores disipados, la energía devuelta es menor y el rendimiento muscular fluctúa entre 20% a 25%. 87 Bf. Dra. Marcia Zapata 20/5/2024  Lo que significa que la energía perdida en forma de calor se ubica entre el 75% al 80% de la energía recibida por el sistema. Es un rendimiento similar al de los motores de combustión. Sin embargo hay que considerar que la célula es la única estructura capaz de transformar la energía química directamente en mecánica. 88 Bf. Dra. Marcia Zapata 20/5/2024