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Contiene las características morfofuncionales del sistema muscular de forma bastante detallada y asequible.
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Objetivos
• Describir la organización del músculo y las características de las células del músculo esquelético.
• Identificar los componentes estructurales del sarcómero.
• Resumir los eventos de la unión neuromuscular.• Explicar los principales conceptos envueltos en la
contracción muscular y la producción de tensión.
Objetivos (continuación)
• Describir como las fibras musculares obtienen la energía para la contracción.
• Distinguir entre la contracción aerobia y la anaerobia, tipos de fibras musculares y desempeño muscular.
• Identificar las diferencias entre los músculos esquelético, cardíaco y liso.
SECCIÓN 10-1 Tejido muscular y el Sistema Muscular
• Esquelético – unido al hueso• Cardíaco – encontrado en el corazón• Liso – reviste la pared de muchos órganos huecos y
vasos sanguíneos• 3 Aspectos de clasificacion
• Localizacion• Microscopia• Control • …
Tres tipos de músculos
• Produce el movimiento esquelético• Tendones y huesos
• Mantiene postura y posición corporal• Tono muscular
• Provee soporte a los tejidos blandos• Sostiene y protége: 6 pack
• Proteje entradas y salidas• esfinteres
• Mantiene temperatura corporal• 1ra ley de TD
• Almacenaje de nutrientes• 1ra, 2da, 3ra fuentes de energia?
Funciones del músculo esquelético
SECCIÓN 10-2 Anatomía del músculo esquelético
• Tres capas de tejido conectivo:• Epimisio: rodea al músculo: colageno/fascia:tc denso
• Separa el musculo de lo que lo rodea
• Perimisio reviste al conjunto de fibras musculares (fascículo) - separa los fasciculos• Abundante vascularizacion e inervacion
• Endomisio cubre fibras musculares individuales• Vascularizacion, inervacion directa, celulas satelites
• Tendones y aponeurosis unen el músculo al hueso• Suma de epi, peri, endo
Organización del tejido conjuntivo
Animation: Gross anatomy of skeletal musclePLAY
Figure 10.1
Figura 10.1 Organización del músculo esquelético
Organo: musculo
Tejidos:
-
-
-
Celulas:
Organulos
Macromoleculas
• Sarcolema (membrana celular) • Con potencial transmembranal
• Sarcoplasma (citoplasma)• Retículo sarcoplásmico (RE modificado)• Túbulos T - conecta sarcoplasma con sarcolema• Miofibrillas - ayudan en la contracción• Tríada – un túbulo T intercalado entre sacos del
retículo sarcoplásmico• Sarcómeros – arreglo regular de las miofibrillas
Fibras del músculo esquelético
Figure 10.3
Figura 10.3 Estructura de la fibra del músculo esquelético
• Filamentos finos y gruesos• Actina• Miosina• Titina• Se contraen• Anclados a sarcolema interior
• Sarcolema exterior: fibras de colageno (tendones)• Anclados a huesos• PLT - si se acorta la miofibrilla: ..
• Organización regular• Sarcómeros – arreglo regular de las miofibrillas a lo largo de
la fibra muscular
Miofibrillas
• Complejo membranoso parecido al ER liso• Forma red tubular rodeando cada miofibrilla• Forma cisterna terminal a cada lado de un tubulo T• Triada: Tubulo T con sus dos cisternas terminales
• Bombas de Ca+2 - • Remocion de Ca+2 del sarcoplasma a RS
• Calsecuestrina -• Liga Ca+2 en la cisternas terminales• Mantener [Ca+2] sarcoplasmica baja
Reticulo Sarcoplasmico
• Unidad funcional del tejido muscular• Organizacion de los miofilamentos en forma repetitiva a lo
largo de la miofibrilla (10,000/miofibrilla)• Lugar de interaccion entre los filamentos finos y gruesos• Contiene:
• Filamentos gruesos (miosina)• Filamentos finos (actina)• Proteinas estabilizadoras (titina)• Proteinas reguladoras (troponina, tropomiosina)• Patron de bandas (oscuras y claras) aparente dado por diferencias en
tamano, densidad y distribucion
Sarcomeros I
Figura 10.4 Estructura del sarcómero, Parte I
Figure 10.4
• Bandas A - Oscuras (anisotropicas) (dArk)• Al centro del sarcomero; los filamentos gruesos y parte de los
finos• Linea M - conecta parte central de los fg por proteinas
estabilizadoras de la linea M, estabiliza la posicion de los fg• Zona H - region clara a cada lado de M en sarcomero relajado,
no contiene ff solo fg• Zona de solapamiento - ff entre fg, cada fg rodeado por 3 fg,
cada fg rodeado por 6 ff
• Bandas I - Claras (isotropicas) (lIght)
Sarcomeros II
Figura 10.5 Estructura del sarcómero, Parte II
Figure 10.5
• Bandas I - Claras (isotropicas) (lIght) • Contiene ff pero no fg• Desde la banda A de un sarcomero hasta la banda A del
siguiente• Lineas Z - marca limites entre sarcomeros adyacentes• Contiene actininas: conectan ff de sarcomeros vecinos• Desde estas lineas salen los ff hacia la linea M en la zona de
solape• Titina - fibras elasticas desde fg hacia lugares en Z;
estabilizadora de las posiciones de ff y fg; resistencia a estiramiento
• Triadas: en la zona de solapamiento= [Ca+2]• Estrias; coneccion entre miofibrillas y filamentos intermedios con
porcion interna de sarcolema
Sarcomeros III
Figure 10.6
Figura 10.6 Niveles de organización funcional en la fibra del músculo esquelético
• 6 nm x 1 um, 4 proteinas• Actina-F - hebra enrollada de dos filas de G actina,
globular, • Nebulina - hebra que se extiende a lo largo de ActF
entre las G y las mantiene unidas.• G - tiene sitio activo para miosina
• Tropomiosina• Cubre el sitio activo en la actina-G, previen interaccion entre
actina y miosina
• Troponina - 3 subU globulares• 1 con Tropom, otra con G, liga Ca+2• Se une a la actina-G y mantiene a la tropomiosina en su lugar
Filamentos finos
• Fibras de miosina alrededor de un centro de titina• 12 nm x 1.6 um, dos subU enrrolladas entre si• Moléculas de miosina poseen una cola alargada (hacia M) con
una cabeza globular• Las cabezas forman los puentes cruzados durante la
contracción muscular con los ff• La interacción entre la actina-G y la miosina es evitado por la
tropomiosina durante el descanso• Titina - centro en los gruesos, estira y recoil
Filamentos gruesos
Figura 10.7 Filamentos finos y gruesos
Figure 10.7
• Explica la relación entre los filamentos finos y gruesos durante la contracción muscular
• Procesos ciclicos comienzan con la liberación de Calcio del reticulo sarcoplasmatico• Calcio se una a la troponina• La troponina se mueve, moviendo a la tropomiosina y
exponiendo el sitio activo en la actina• La cabeza de miosina forma un puente cruzado y se dobla
hacia la zona H• El ATP permite la liberación del puente cruzado
Teoría del filamento deslizante
Figure 10.8
Figure 10.8 Cambios en la apariencia del sarcómero durante la contracción de la fibra muscular
Animation: Sliding filament theoryPLAY
a) lineas Z se acercan
b) Zona H mas grande
c) Zona de solape aumenta
d) relajamiento
e) banda I mas grande
f) Zona de solape reducida
g) Zona H reducida
h) contraccion
i) lineas Z se alejan
Quiz - 9/19/07-Paree las letras con las figuras1_______________
2________________
Figure 10.9
Figura 10.9 Contracción en el músculo esquelético
Tension - halon, contraccion
Mueve el objeto hacia el origen de la tension
vs Resistencia vs
Compresion - empujon,
Mueve el objeto alejandose del origen
Musculos generan___
• Control Neural - union neuro muscular (mioneural)• Terminal sinaptico (terninal de ramificaciones
neuronales)• Ach - neurotransmisor• Hendidura sinaptica - espacio entre el terminal y la
sarcolema• Placa Terminal Motora - superficie con receptores• AchE - degrada Ach
Inervacion: Control Actividad Muscular
• Paso 1 - Llega potencial de accion - impulso electrico• Es un cambio en el potencial transmembranal
• Paso 2 - Liberacion de Ach• Cambio en permeabilidad - exocitosis de vesiculas de Ach
• Paso 3 - Union de Ach en la placa terminal motora• Receptores, permeabilidad a Na+ hacia el interior
• Paso 4- Potencial de Accion en el sarcolema• Placa > sarcolema > tubo T >
• Paso 5- Retorno• AChE vs Ach
Inervacion: Control Actividad Muscular
Figura 10.10 Inervación del músculo esquelético
Figure 10.10a, b
Figura 10.10 Inervación del músculo esquelético
Figure 10.10c
Animation: Neuromuscular junctionPLAY
• Coneccion entre la generacion de un potencial de accion en el sarcolema y el comienzo de una contraccion muscular
• Ocurre en las triadas• Implica liberacion de Ca2+ de las cisternas del RS
(cambio en permeabilidad)• Directo sobre zona solapamiento• Troponina - cerradura• Ca2+ - llave• Tropomiosina
Exitacion-Contraccion: Acoplamiento
Figura 10.12 Ciclo de contracción
Figure 10.12
Ca+2 se une a troponina . . .
Comienza el ciclo
Miosina - ATPasa - energizada
ATP --> ADP + P• Exposicion de sitios activos (Ca+2)
• Formacion Puentes Cruzados (entre dos miosinas)
• Pivote de Cabezas de Miosina (hacia la linea M, energizadas)
• Separacion Puentes Cruzados (llega otro ATP)
• Reactivacion de Miosina (ATP--> ADP + P; otra vez)
Figura 10.12 Ciclo de contracción
Figure 10.12
Figura 10.12 Ciclo de contracción
Figure 10.12
Figura 10.12 Ciclo de contracción
Figure 10.12
SECCIÓN 10-3 La contracción del músculo esquelético
• Se produce cuando los músculos se contraen• Serie de pasos que comienza con la excitación en la
unión neuromuscular• Liberación de Calcio• Interacción entre los filamentos gruesos/finos• Contracción de la fibra muscular• Tensión
Tensión
• El potencial de acción llega al terminal sináptico de la neurona
• ACh es liberada en la hendidura sináptica• ACh se una a los receptores en la membrana post
sináptica• Potencial de acción en el sarcolema• PA en ________________resulta en PA en ______________
Control de la actividad del músculo esquelético ocurre en la unión neuromuscular
• El potencial de acción a través de los túbulos T estimula la liberacion de calcio del reticulo sarcoplasmatico
• Inicia el ciclo de contracción• Unión• Movimiento• Liberación• Relajación
Excitación/contracción
• La acetilcolinesterasa degrada la ACh• Limita la duración de la contracción
Relajación
Pasos en la contracción del músculo esquelético
SECCIÓN 10-4 Producción de tensión
• La tensión depende en el número de puentes cruzados que se formen
• Principio del todo o nada: on/off• Ca2+ se libera en todas las triadas:• Fibras o estan relajadas o contraidas• Tension (a nivel de una fibra) dependera de:
• Longitud de la fibra muscular al momento del estimulo• Frecuencia del estimulo (afecta [Ca2+]
Producción de tensión por las fibras musculares
Figure 10.13
Figura 10.13 Efecto del largo del sarcómero sobre la tensión
Tension: afectada por relacion largo del sarcomero con posicion filamentos finos
b) Max - finos no pasan del mas del centro del sarcomero
b) Permite la formacion del max numero de puentes
c) Mayor Long - reduce zona de solape d)Menor Long - los finos no tienen a donde ir,cchocan con los del otro lado
• Tipos de Contracciones:• Contracción espasmódica
• Ciclo de contracción, relajación producida por un solo estimulo
• Duracion depende de: tipo de musculo, localizacion y ambiente externo e interno (ojo vs soleo)
• Miograma• Latente - estimulo, potencial, Ca2+• Contraccion - tension: Ca2+, troponina, actina, puentes• Relajacion - Ca2+, tropomiosina, actina…
Frecuencia de la Contraccion
Figure 10.14
Figura 10.14 El espasmo y el desarrollo de tensión
• Tipos de Contracciones:• “Treppe” fenomeno de escalera
• Estimulos repetidos despues que la fase de relajación se ha completado
• Contraccion genera tension ligeramente mayor• Hasta 30-50 estimulos consecutivos aumentara• Por aumento en [Ca2+] en el sarcoplasma pues el RS
no le da tiempo de recogerlo
Frecuencia de la Contraccion
Figura 10.15 Efectos de estimulos repetidos
Figure 10.15
• Estimulos repetidos antes que la fase de relajación se haya completado• Contracciones mas grandes ocurren• Suma de ondas = un espasmo se le añade a otro, tiempo entre
estimulos determina el fenomeno• Tétanos incompleto = el músculo nunca se relaja por
completo, aumenta la tension hasta cierto pico• Tétanos completo = la fase de relajación se eliminina
Efecto de estimulos repetidos: Sumacion y Tetanos
• Tension generada por un musculo depende de:• La tension producida por la fibras• El Numero de fibras estimuladas
• Unidades motoras • Todos las fibras musculares que son inervadas por una neurona
motora• Control preciso del movimiento es determinado por el número y
tamaño de la unidad motora (inversamente)• Reclutamiento
• Tono muscular• Contracciones parciales, no generan movimiento• Estabiliza los huesos y las articulaciones• Facilita reclutamiento, acelera metabolismo (energia en reposo)
Produccion de tension: Unidad motora
Figure 10.17
Figura 10.17 Arreglo de la unidad motora en el músculo esquelético
• Isométricas• Tensión aumenta, largo del músculo se mantiene constante ,
tension nunca sobrepasa la resistencia = no movimiento
• Isotónicas• Tensión permanece igual, largo del músculo cambia, porque se
vence la resistencia = movimiento• Concentricos• eccentricos
• La resistencia y la velocidad de contracción estan inversamente relacionadas
• Retorno al largo de reposo se debe a los componentes elasticos, contracción de grupos de músculos antagonistas y la gravedad
Contracciones
Animation: Whole Muscle ContractionPLAY
Figura 10.18 Contracciones isotónicas e isométricas
Figure 10.18
ACCIÓN MUSCULAR: TIPOS• Las acciones de los músculos pueden clasificarse en distintos
tipos:
• ISOTÓNICA• CONCÉNTRICA: acerca los puntos de
inserción del músculo• EXCÉNTRICA: aleja los puntos de
inserción• ISOMÉTRICA (ESTÁTICA) : no hay cambio
en la longitud• ISOCINÉTICA • TETÁNICA
En estas acciones el músculo siempre se contrae pero puede o no cambiar de longitud
• ISOTÓNICA CONCÉNTRICA : es el tipo más común de contracción. En ella el ejercicio se realiza con una carga constante, aunque la resistencia varía dependiendo del ángulo de la articulación.
• EXCÉNTRICA: el músculo genera fuerza pero se alarga. La fuerza externa supera a la del músculo. El movimiento está controlado . Ocurre por ejemplo cuando bajamos un peso. Los músculos son utilizados como freno
• Es frecuente en:• Equitación• Bajar pendientes• Esquiar• No lo es: ciclismo, natación.
• ESTÁTICA : el músculo genera fuerza, pero su longitud permanece estática. También se llama isométrica. Ocurre, por ej. , cuando sostenemos un peso. En este caso la miosina y la actina se unen, pero no hay movimiento.
• Contracciones auxotónicas.• se combinan contracciones isotónicas con contracciones
isométricas. Al iniciarse la contracción, se acentúa más la parte isotónica, mientras que al final de la contracción se acentúa más la isométrica.
• ejemplo : trabajo con "extensores". El extensor se estira hasta un cierto punto, el músculo se contrae concéntricamente, mantenemos unos segundos estáticamente (isométricamente) y luego volvemos a la posición inicial con una contracción en forma excéntrica.
• ISOCINÉTICA: significa movimiento constante, y se utiliza para describir un ejercicio dinámico sobre una articulación en movimiento (ROM = range of motion) a velocidad constante. Sólo se pueden hacer con aparatos especiales.
Animation: Skeletal muscle contractionPLAY
Figure 10.19
Figura 10.19 Resistencia y velocidad de la contracción
A mayor resistencia en el musculo, mas tarda y menos completa es la contraccion
• ATP + Creatina --> ADP + Fosfato de Creatina• Creatina fosfato libera energía almacenada para
convertir ADP en ATP • Fosfokinasa de creatina
• El metabolismo aerobio provee la mayoría (95%) del ATP necesario para la contracción• Aerobica - Krebs - 34 ATPs
• En el pico de actividad, la glucólisis anaerobia es necesaria para generar ATP
Contracción muscular requiere grandes cantidades de energía
Figura 10.20 Metabolismo muscular
Figure 10.20
Reposo: demanda baja de ATP
-hay mucho O2, se produce ATP, exceso se almacena en CP
-Actividad moderada: mas demanda de ATP
-Mitocondria: ayuda en esta demanda, se consume mas ATP y mas O2,:metabolismo aerobico
-Actividad Maxima: demanda enorme, mitocondria al maximo, O2 se acaba, solo da para 1/3, los otros 2/3 :glucolisis --> acido lactico
Figura 10.20 Metabolismo muscular
Figure 10.20
• Producción de energía y su uso son reflejos de la actividad muscular• Actividad moderada• Actividad explosiva
• Fatiga Muscular: Músculos pierden la capacidad de contracción• Agotan reservas metabolicas y energeticas• Suplido circulatorio• Niveles de oxigenacion• pH sanguineo en rango normal
Uso de energía y los niveles de actividad muscular
• Comienza inmediatamente despues que la actividad termina • Remocion y reciclaje de acido lactico• Aerobico
• Deuda de oxígeno (consumo de oxígeno excesivo despues del ejercicio) • Cantidad de oxígeno requerido durante el periodo de reposo
para reponer el músculo a su condición normal• En musculo y en higado
Periodo de recuperación
Se mide en terminos de:• Fuerza - cantidad de tension que puede producir• Resistencia - tiempo que puede trabjar
• Determinado por:• Tipos de fibras (Tabla 10-3)• Condicion fisica
• Fibras rapidas • Fibras lentas • Fibras intermedias
Desempeno muscular (performance)
• Diámetro mas grande • Contienen miofibrillas agrupadas densamente• Relativamente pocos mitocondrios -fatiga rapida• Mucho glucogeno• Producen contracciones rapidas, poderosas y de corta
duración
Fibras rápidas (Blancas)
Figura 10.21 Fibras rapidas versus lentas
Figure 10.21
• Mitad del diámetro que las fibras rapidas • Se tardan tres veces mas tiempo para contraerse
despues del estimulo • Mitocondrios abundantes• Red extensa de capilares• Alta concentración de mioglobina • Se puede contraer por largos periodos de tiempo
Fibras lentas (Rojas)
• Similar a las fibras rapidas• Poca mioglobina
• Mayor resistencia a la fatiga• Mas vascularidad
Fibras intermedias
Comparación entre los tipos de fibras musculares
Propiedades Tipo I Tipo II a Tipo IIbColor Rojo Rojo BlancoMiosina-ATPasa Escasa Alta AltaVelocidadContracción
Lenta(>110 ms)
Rápida Rápida(50 ms)
mitocondrias Abundantes Abundantes EscasasFuente ATP Oxidación Oxidación GlucólisisRet. Sarcop Poco abundante Intermedio Muy bundanteVascularizacióncapilar
Abundante Abundante Escasa
Mioglobina Alta Alta BajaGlucógeno Bajo Medio AltoDiámetro fibra Pequeño Intermedio GrandeActividad principal
Mentenimiento Postura
Contracciones medias
Contracciones intensas
Fatiga Lenta Intermedia rápidaEjercicio resistencia 1500 m 100 m
• Músculos palidos dominados por fibras rapidas se llaman músculos blancos
• Músculos oscuros dominados por fibras lentas y mioglobina se llaman músculos rojos
• Entrenamiento puede llevar a la hipertrofia del músculo estimulado (modificacion del balance entre fibras)
• Epigenesis
Rendimiento muscular y la distribución de fibras musculares
SECCIÓN 10-7 Tejido muscular cardíaco
• Encontrado solo en el corazón• Células musculares cardíacas son pequeñas • Un núcleo localizado en el centro
• Túbulo T cortos y anchos, no triadas• Dependen del metabolismo aerobio: continuo
• Discos intercalados donde las membranas se unen una con otra• Gap junctions y desmosomas• Comunicacion: mecanica, quimica, electrica
Características estructurales del músculo cardíaco
Figura 10.22 Tejido muscular cardíaco
Figure 10.22
• Estimulacion intrinseca, automaticidad• Contracciones mas duraderas que la del músculo
esquelético • No exhiben suma de ondas
• Contracciones tetanicas no son posible, ocurren pero no son eficientes
Características funcionales del tejido muscular cardíaco
SECCIÓN 10-8 Tejido muscular liso
• No estriado • No poseen sarcómeros • Filamentos finos anclados a cuerpos densos
• Involuntarios
Características estructurales del músculo liso
Figura 10.23 Tejido muscular liso
Figure 10.23
Al finalizar debe estar familiarizado con:
• La organización del músculo y las características de las células del músculo esquelético.
• Los componentes estructurales del sarcómero.• Los eventos de la unión neuromuscular.• Los principales conceptos envueltos en la contracción muscular
y la producción de tensión.• Como las fibras musculares obtienen la energía para la
contracción.• La contracción aerobia y la anaerobia, tipos de fibras
musculares y desempeño muscular.• Las diferencias entre los músculos esquelétivo, cardiaco y liso.