Tema 11: Mecánica de la Contracción Muscular - PDF

FISIOLOGÍA TEMA 11 MECÁNICA DE LA CONTRACCIÓN MUSCULAR  Aunque se piensa que la lengua es el músculo más fuerte del organismo, ¿cuál es el músculo del cuerpo humano capaz de generar una mayor fuerza en relación con su tamaño? 2...

FISIOLOGÍA TEMA 11 MECÁNICA DE LA CONTRACCIÓN MUSCULAR  Aunque se piensa que la lengua es el músculo más fuerte del organismo, ¿cuál es el músculo del cuerpo humano capaz de generar una mayor fuerza en relación con su tamaño? 2 Internal use  TEMA 11: MECÁNICA DE LA CONTRACCIÓN MUSCULAR Contenido 11.1. Unidad motora y agrupaciones de motoneuronas 11.2. Fuerza muscular y factores que afectan la producción de fuerza 11.2.1 Reclutamiento 11.2.2 Frecuencia de estimulación 11.2.3 Arquitectura muscular 11.2.4 Configuración anatómica de las articulaciones 11.3. Tipos de contracciones 11.3.1 Contracciones dinámicas 11.3.2 Contracciones isométricas 11.4. Fatiga muscular (Práctica túnel carpiano) 11.4.1 Fatiga central 11.4.2 Fatiga periférica 3 Internal use  TEMA 11: MECÁNICA DE LA CONTRACCIÓN MUSCULAR Contenido 11.1. Unidad motora y agrupaciones de motoneuronas 11.2. Fuerza muscular y factores que afectan la producción de fuerza 11.2.1 Reclutamiento 11.2.2 Frecuencia de estimulación 11.2.3 Arquitectura muscular 11.2.4 Configuración anatómica de las articulaciones 11.3. Tipos de contracciones 11.3.1 Contracciones dinámicas 11.3.2 Contracciones isométricas 11.4. Fatiga muscular (Práctica túnel carpiano) 11.4.1 Fatiga central 11.4.2 Fatiga periférica 4 Internal use  TEMA 11: MECÁNICA DE LA CONTRACCIÓN MUSCULAR Recordatorio: unión neuromuscular/placa motora/unidad motora ✓ Unión neuromuscular: es la conexión que se establece entre el terminal sináptico de una neurona y una fibra muscular. ✓ Placa motora / placa terminal: región de la fibra muscular esquelética involucrada en la unión neuromuscular. Caracterizada por presentar una alta concentración de receptores nicotínicos. 5 Internal use  TEMA 11: MECÁNICA DE LA CONTRACCIÓN MUSCULAR Recordatorio: unión neuromuscular/placa motora/unidad motora ✓ Unidad motora: es el conjunto formado por una motoneurona y todas las fibras musculares que inerva dicha neurona. 6 Internal use  TEMA 11: MECÁNICA DE LA CONTRACCIÓN MUSCULAR Unidad motora y agrupaciones motoras D Las fibras de una unidad motora son del mismo tipo. Todas las fibras musculares de la misma unidad motora se D contraen y relajan de manera simultánea. tienen la misma velocidad => ! Principio de todo o nada. oce contraen => o no El control del movimiento depende del ratio inervación/nº de fibras musculares: - Músculos responsables de movimientos precisos tendrá unidades motoras pequeñas (pocas fibras). T - Músculos responsables de movimientos potentes y poco precisos tendrán unidades motoras grandes (muchas fibras). 7 La fuerza total de una contracción se puede controlar ajustando D el número de unidades motoras activadas. Agrupación de motoneuronas: grupo de motoneuronas que 7 inervan todas las fibras de un músculo (entremezcladas). Internal use  TEMA 11: MECÁNICA DE LA CONTRACCIÓN MUSCULAR Contenido 11.1. Unidad motora y agrupaciones de motoneuronas 11.2. Fuerza muscular y factores que afectan la producción de fuerza 11.2.1 Reclutamiento 11.2.2 Frecuencia de estimulación 11.2.3 Arquitectura muscular 11.2.4 Configuración anatómica de las articulaciones 11.3. Tipos de contracciones 11.3.1 Contracciones dinámicas 11.3.2 Contracciones isométricas 11.4. Fatiga muscular (Práctica túnel carpiano) 11.4.1 Fatiga central 11.4.2 Fatiga periférica 8 Internal use  TEMA 11: MECÁNICA DE LA CONTRACCIÓN MUSCULAR Fuerza muscular y factores que afectan a la producción de fuerza FUERZA = cualidad por la que el músculo es capaz de vencer o mantener una resistencia. " puede ser otra fuerza , tensión muscular o peco/ larga que levanta el músculo 1. Reclutamiento = recrutement Factores que 2. Frecuencia de estimulación afectan a la producción de 3. Arquitectura muscular fuerza 4. Configuración anatómica de las articulaciones 9 Internal use  TEMA 11: MECÁNICA DE LA CONTRACCIÓN MUSCULAR Fuerza muscular y factores que afectan a la producción de fuerza 1. RECLUTAMIENTO = Dempieza por las más pequeñas q tienen Rm mayor por lo q necesita una mínima intensidad del estímulo para alcanzar el RA por lo cual la transmisión es más lenta. ¿Cómo se reclutan las unidades motoras? Tipo I => mayor Rm entonces más es fácil excitarla Tipo I Axones pequeños Pocas fibras musculares pequeñas Generan poca fuerza Resistencia a la fatiga 11 Internal use  TEMA 11: MECÁNICA DE LA CONTRACCIÓN MUSCULAR Fuerza muscular y factores que afectan a la producción de fuerza 1. RECLUTAMIENTO ¿Cómo se reclutan las unidades motoras? Tipo IIA Tipo I Tipo #A Axones de tamaño moderado Muchas fibras musculares Tensión moderada D Resistencia a la fatiga (menor que en tipo I) T 12 Internal use  TEMA 11: MECÁNICA DE LA CONTRACCIÓN MUSCULAR Fuerza muscular y factores que afectan a la producción de fuerza 1. RECLUTAMIENTO Tipo IIX => tienen una Rmb más pequeña por lo que necesitan más intensidad ¿Cómo se reclutan las unidades motoras? redutan después Tipo IIA del estímulo para alcanzar el PA A la transmisión eso se es por más rápida Tipo I #X [po Axones grandes Fibras musculares grandes Generan grandes tensiones Baja resistencia a la fatiga 13 Internal use  TEMA 11: MECÁNICA DE LA CONTRACCIÓN MUSCULAR tensión desarrollada Agraduación de Fuerza muscular y factores que afectan a la producción de fuerza por músculo esquelético depende fremencia estimulación yNo de unidades motoras activadas ! 1. RECLUTAMIENTO Tipo IIX/B me = fuerza máxima! D estimulación con intensidad umbral tiene respuesta la contracción minima como pq han estimulado las motoneuronas (MN) ce mas excitables (cn menor umbral TipoI) y activan = sus unidades motoras ; si intensidad estímulo se excitan además otras MN reclutan a un que mayor número de unidades motoras (tipola yx) 14 Internal use  TEMA 11: MECÁNICA DE LA CONTRACCIÓN MUSCULAR Fuerza muscular y factores que afectan a la producción de fuerza 1. RECLUTAMIENTO ¿Cómo se reclutan las unidades motoras? => Teoría del reclutamiento por tamaño. del curpo e de la neurona ce van activando desde in in la más pequeña hasta ∆V = I. Rin = ley de Ohm la más grande , contracción del músculo Des necesara la liberación de más NT cada vez para q a la intensidad ! 15 Internal use  TEMA 11: MECÁNICA DE LA CONTRACCIÓN MUSCULAR Fuerza muscular y factores que afectan a la producción de fuerza grosor axón 1. RECLUTAMIENTO Da medidaq se intensidad estímulos reclutan más unidades motoras hasta , se que finalmentese reclutan todas y el músculo de contracción ¿Cómo se reclutan las llegaunidades motoras? al estado máxima !! de más unidades motoras => etímulo de más intensidad no provocaría reclutamiento ya que todas están reclutadas + No provocara contracción mayor Teoría del reclutamiento por tamaño. 16 Internal use  TEMA 11: MECÁNICA DE LA CONTRACCIÓN MUSCULAR Fuerza muscular y factores que afectan a la producción de fuerza O 2. FRECUENCIA DE ESTIMULACIÓN Se refiere al número de potenciales de acción que envía la motoneurona ② hacia el músculo por unidad de tiempo, con el fin de generar contracciones musculares. Adesde que el músculo se excita hasta que hay una ⑤ respuesta hay un tiempo - periodo de latencia 17 Internal use  A frecuencia potenciales de acción TEMA 11: MECÁNICA DE LA CONTRACCIÓN MUSCULAR = frecuencia de estimulación Fuerza muscular y factores que afectan a la producción de fuerza 2. FRECUENCIA DE ESTIMULACIÓN completa relajación en et nelaa => estímulos cercanos Si dos potenciales de acción disparan v a la frecuencia necesaria (antes de que al músculo le haya dado tiempo a relajarse), estos se sumarán (sumación temporal) y lograrán aumentar la tensión producida. + la fuerza Si la frecuencia de los potenciales de acción aumenta, se producirá el tétanos (tetania muscular), que 7 significa que el músculo está generando su máxima tensión. El contracción tétanos puede ser no fusionado o M completo. A incompleto, músculo tiene = músculo completamente tiempo a relajarse un 18 = fusionado, contraido ! Poco Antes de contraerte Internal use  TEMA 11: MECÁNICA DE LA CONTRACCIÓN MUSCULAR Fuerza muscular y factores que afectan a la producción de fuerza 3. ARQUITECTURA MUSCULAR Dportipos de músculos tienen orientaciones - de sus fibras lo cal dirección contracción y la furza cambian ACSA: área de sección transversal anatómica PCSA: área de sección transversal fisiológica funforme => ACSA = PCA Penniforme =1 ACSAPCSA La fuerza que es capaz de generar un músculo va a depender de la orientación de las fibras respecto al eje de generación de fuerza (ángulo de penneación). Damayor ~ mayor Músculos fusiformes: fibras en paralelo a eje de fuerza (↓ ángulo) ángulo !, 7 fuerza ↑ velocidad de contracción fibras longitudinales layas = velocidad L + contacise ↓ fuerza de contracción Músculos peniformes: fibras en oblicuo al eje de fuerza (↑ ángulo) 7 ↓ velocidad de contracción ↓ velocidad contracise = 19 fibras oblicuas cortas + ↑ fuerza de contracción Internal use  TEMA 11: MECÁNICA DE LA CONTRACCIÓN MUSCULAR Músculos se organizan formando sistemas de palancas entre fuerza, punto de apoyo y la resistencia ; lugar Fuerza muscular y factores que afectan a la producción de fuerza donde se inventa músculo en articulación va determina hace músculo ! fuerza que tiene que 4. CONFIGURACIÓN ANATÓMICA DE LAS ARTICULACIONES Apunto de apoyo - articulación ! I Brazo de resistencia: distancia carga-apoyo Brazo de fuerza: distancia fuerza-apoyo ~ inserción músculo región 20 Internal use  TEMA 11: MECÁNICA DE LA CONTRACCIÓN MUSCULAR Fuerza muscular y factores que afectan a la producción de fuerza 4. CONFIGURACIÓN ANATÓMICA DE LAS ARTICULACIONES = brazo de Se amplifica el furta rango articular. D L de resistencia + de fuerza Frxds = fzxd F- fuerza para vener d distancia = 21 Internal use  TEMA 11: MECÁNICA DE LA CONTRACCIÓN MUSCULAR Fuerza muscular y factores que afectan a la producción de fuerza demasiada carta larga Asi longitud inicial es o interaccionan bien activa Dimportante longitud inicial con cabezas miosina no RELACIÓN LONGITUD-TENSIÓN sarómeo pq determina tensión músculo de maneraq eficiencia No es óptima ! Un exceso o déficit de superposición entre los D filamentos gruesos y finos en el músculo en reposo resultan en una tensión disminuida del sarcómero. 2 A para ejecr fuerza máx, necesitamos , este tenga longitud óptimaestán en sarcómero ; cabezas rodeadas punto , Todas miosinas por filamentos de activa. D si sarcómero se hace más pequeño , Dcisarcómero se hace más grande habrá cabezas miosina que No están desorganiza y fuerza , se L unidas a activa (pa filamentos estarán alejados) y fuerza s 22 Internal use Alongitud óptima para furta max.  TEMA 11: MECÁNICA DE LA CONTRACCIÓN MUSCULAR Fuerza muscular y factores que afectan a la producción de fuerza RELACIÓN LONGITUD-TENSIÓN A deficit superposición = exceso estiramiento ! Sin embargo, en términos de tensión del músculo, un déficit de superposición resulta en una tensión aumentada del músculo, ya que el exceso de estiramiento genera una tensión pasiva por parte de los elementos elásticos (titina). 7 24 Internal use  TEMA 11: MECÁNICA DE LA CONTRACCIÓN MUSCULAR Fuerza muscular y factores que afectan a la producción de fuerza RELACIÓN LONGITUD-TENSIÓN Atensión total = suma tensión activa + pativa Contracciones isométricas = resistencia al estiramiento - Tensión pasiva o de reposo la q aparece al = superar la longitud óptima - Tensión activa = la que se produce cuando el músculo se contrae Los sarcómeros se acortan generando fuerza pero los Figure 8.18 A length–tension curve for skeletal muscle. D elementos elásticos se estiran Contractions are made at several resting lengths, and the permitiendo que la longitud resting (passive) and peak (total) forces for each twitch are muscular se mantenga constante transferred to the graph at the right. Substraction of the passive curve from the total curve yields the active force curve. These curves are further illustrated in the lower right 25 Internal use corner of the figure.  TEMA 11: MECÁNICA DE LA CONTRACCIÓN MUSCULAR Fuerza muscular y factores que afectan a la producción de fuerza RELACIÓN FUERZA-VELOCIDAD ▪ Conforme aumenta la velocidad de acortamiento del sarcómero disminuye el número de puentes cruzados actina-miosina ▪ Conforme disminuye el número de puentes cruzados actina-miosina disminuye la fuerza generada por el músculo ▪ En resumen, ↑ velocidad de acortamiento ↓ fuerza generada por el músculo pq ↓ número puentes cruzados activa-miosina o La Vmax no está relacionada con el nivel de solapamiento de los puentes cruzados (relacionado con la ATPasa miofibrilar…). o Velocidad inicial: disminuye cuando el músculo se acorta, ya que se desplaza en su curva longitud-tensión y, por lo tanto, disminuye la capacidad de generar fuerza. Inversa a la carga. Si la carga aplicada es mayor que la fuerza máxima del músculo, no se D produce acortamiento y la contracción será isométrica. 26 Internal use  TEMA 11: MECÁNICA DE LA CONTRACCIÓN MUSCULAR Contenido 11.1. Unidad motora y agrupaciones de motoneuronas 11.2. Fuerza muscular y factores que afectan la producción de fuerza 11.2.1 Reclutamiento 11.2.2 Frecuencia de estimulación 11.2.3 Arquitectura muscular 11.2.4 Configuración anatómica de las articulaciones 11.3. Tipos de contracciones 11.3.1 Contracciones dinámicas 11.3.2 Contracciones isométricas 11.4. Fatiga muscular (Práctica túnel carpiano) 11.4.1 Fatiga central 11.4.2 Fatiga periférica 27 Internal use  TEMA 11: MECÁNICA DE LA CONTRACCIÓN MUSCULAR Tipos de contracciones CONDICIONES DINÁMICAS → se produce cuando el músculo genera tensión y trabajo mecánico Acción concéntrica: el músculo se acorta mientras el sarcómero se acorta Ej.: levantamiento de una pesa con acortamiento del bíceps. Acción excéntrica: el músculo se alarga mientras el sarcómero se acorta. Ej.: aguantar la caída de un peso al suelo (el cual no podemos soportar). Combinación (CEA): ciclo de estiramiento y acortamiento. CONDICIONES ESTATICAS → se produce cuando el músculo genera tensión, pero NO trabajo mecánico Acción isométrica: el músculo ni se alarga, ni se acorta mientras el sarcómero se acorta. Ej.: aguantar la caída de un peso al suelo (el cual podemos soportar) o empujar un muro. CONDICIONES CONSTANTES → se produce cuando el músculo genera tensión y trabajo mecánico Acción isotónica: valor constante de fuerza a lo largo del rango de movimiento. Ej.: levantamiento rítmico de una pesa con acortamiento del bíceps. Acción isocinética: máxima tensión a una velocidad (de acortamiento o estiramiento) constante 28 Ej.: remo o natación. Internal use  TEMA 11: MECÁNICA DE LA CONTRACCIÓN MUSCULAR Tipos de contracciones * * Las condiciones dinámicas generalmente se consideran acciones isotónicas. 29 Internal use  TEMA 11: MECÁNICA DE LA CONTRACCIÓN MUSCULAR Tipos de contracciones En una contracción isométrica, el músculo se contrae (genera fuerza) pero no varía su longitud. 30 Internal use  TEMA 11: MECÁNICA DE LA CONTRACCIÓN MUSCULAR Tipos de contracciones En una contracción isotónica el músculo se contrae, se acorta (o alarga) y desarrolla suficiente fuerza como para mover la carga. 31 Internal use  TEMA 11: MECÁNICA DE LA CONTRACCIÓN MUSCULAR Tipos de contracciones En casi todas las situaciones de la vida real, las contracciones isotónicas siempre están precedidas por un periodo de generación de fuerza isométrica, por lo que se considera que en realidad se producen contracciones mixtas. 32 Internal use  TEMA 11: MECÁNICA DE LA CONTRACCIÓN MUSCULAR Contenido 11.1. Unidad motora y agrupaciones de motoneuronas 11.2. Fuerza muscular y factores que afectan la producción de fuerza 11.2.1 Reclutamiento 11.2.2 Frecuencia de estimulación 11.2.3 Arquitectura muscular 11.2.4 Configuración anatómica de las articulaciones 11.3. Tipos de contracciones 11.3.1 Contracciones dinámicas 11.3.2 Contracciones isométricas 11.4. Fatiga muscular (Práctica túnel carpiano) 11.4.1 Fatiga central 11.4.2 Fatiga periférica 33 Internal use  Aunque se piensa que la lengua es el músculo más fuerte del organismo, ¿cuál es el músculo del cuerpo humano capaz de generar una mayor fuerza en relación con su tamaño? 34 Internal use TEMA 11: MECÁNICA DE LA CONTRACCIÓN MUSCULAR Bibliografía Boron W, Boulpaep EL. Medical physiology: a cellular and molecular approach. 2ª ed. Elsevier Saunders; 2012. Silverthorn DU. Fisiología Humana, un enfoque integrado. 8ª ed. Editorial Médica Panamericana; 2019. Tortora y Derrickson. Principios de Anatomía y Fisiología. 11ª ed. Editorial Médica Panamericana; 2006. Alberts B. Biología molecular de la Célula. 6ª ed. Editorial Oméga, 2016 Katch V. Fisiología del ejercicio: fundamentos. 4º ed. Editorial Médica Panamericana; 2011. Chicharro J, Fernandez A. Fisiología del ejercicio. 4º ed. Editorial Médica Panamericana; 2023. Internal use Internal use