4. músculo esquelético

Músculo esquelético

Dra. Karina Soto Ortiz

Cirujana OftalmólogaCórnea y Cirugía Refractiva

Imagenología Corneal

Anatomía fisiológica

• Músculo

• Fibras• Subunidades

• Cada fibra inervada por una terminación nerviosa

Anatomía fisiológica

• Sarcolema – membrana celular de la fibra muscular, formada por• la membrana plasmática • y una cubierta de colágeno.

• En cada extremo el sarcolema se fusiona con una fibra tendinosa.• Las fibras tendinosas se agrupan en haces para

formar tendones e insertarse en los huesos.

TendónVientre muscular

Fascículo

Fibra muscular

Miofibrilla

Anatomía fisiológica

• Fibra muscular• Cientos a miles de miofibrillas

• 1500 filamentos gruesos de miosina• Bandas A (oscuras)

• 3000 filamentos delgados de actina• Bandas I (claras)

• Puentes cruzados• Proyecciones laterales de miosina

• Su interacción con la actina produce la contracción.

Bandas I : oscuras – miosinaBandas A: claras - actina

Anatomía fisiológica

• Disco Z• A él se unen los extremos de actina

• Sarcómero• Porción entre dos discos Z

• Titina• Proteina filamentosa, muy elástica• Une los filamentos de miosina y actina

Anatomía fisiológica

• Sarcoplasma• Líquido intracelular que rodea las miofibrillas• Rico en potasio, magnesio, fosfato, enzimas• Gran cantidad de mitocondrias

• Retículo sarcoplásmico• Retículo “especializado”• Controla la contracción

Mecanismo general de la contracción

1. Potencial de acción que viaja a lo largo de una fibra motora hasta la fibra muscular

2. Se secreta acetilcolina

3. Abre canales en la fibra muscular

4. Entra sodio e inicia un potencial de acción

5. El potencial de acción viaja en la fibra muscular

6. Se libera calcio desde el retículo sarcoplásmico

7. El calcio hace que se deslice la actina sobre la miosina

8. Regresa el calcio hacia el retículo sarcoplásmico

Mecanismo molecular de la contracción

• Deslizamiento de los filamentos

• Estado relajado• Los extremos de los filamentos de actina apenas se

superponen• Estado Contraído

• Los filamentos de actina se traccionan hacia dentro

Entre los filamentos de miosina.

Mecanismo molecular de la contracción

• Cuando un potencial de acción viaja a lo largo de la fibra muscular• Libera calcio

• Activan fuerzas de atracción entre miosina y actina (puentes cruzados)

• Mecanismo que utiliza ATP

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Actina Miosina

Molécula de miosina

• Dos cadenas pesadas• Se enrollan entre sí, forman la cola• En cada extremo forman una cabeza

• Cuatro cadenas ligeras• Dos cadenas en cada cabeza• Controlan su función durante la contracción

• Cabeza – actividad ATPasa

Molécula de miosina

Filamento de miosina

• Formado por 200 o más moléculas de miosina• Cuerpo

• Conjunto de colas• Cabezas a los lados

• Brazo• Separa la cabeza del cuerpo

• Puentes cruzados• Brazos y cabezas que protruyen• Flexible en dos bisagras

• Entre cuerpo y brazo• Entre brazo y cabeza

Filamento de miosina

Filamento de actina

• Actina• Tropomiosina• Troponina

• Las bases de los filamentos se anclan a los discos Z• Los extremos protruyen para interdigitarse entre las

moléculas de miosina

Filamento de actina

• Tropomiosina• En reposo recubren los puntos activos de la actina

• Troponina• Une la tropomiosina a la actina

• Troponina I : afinidad por la actina• Troponina T: afinidad por la tropomiosina• Troponina C: afinidad por calcio

Filamento de actina

Actina- Miosina - Calcio

• Calcio – inhibe el efecto inhibidor del complejo troponina-tropomiosina sobre los filamentos de actina• 4 Ca++ se unen al complejo

• Se descubren los puntos activos de actina• Atraen las cabezas de miosina

• Se produce la contracción

Teoría de la cremallera

• Desplazamiento de filamentos de actina hacia el centro entre los filamentos de miosina

• Las cabezas se desplazan hacia el brazo• Arrastran al filamento de actina

• Se separan y regresa a la posición extendida• La cabeza se combina con otro punto activo

• Vuelve a doblarse la cabeza jalando la actina

• A mayor número de puntos cruzados en contacto con actina, mayor fuerza de contracción

Teoría de la cremallera

Energía

• Trabajo• Cuando un músculo se contrae contra una carga

realiza un trabajo, transfiere energía.• En la cabeza de miosina se genera energía• Entre más trabajo más ATP escindido a ADP

ATP ADP

• Activa el mecanismo de cremallera• Bombea calcio desde el sacroplasma hacia el retículo

sarcoplásmico (fin de contracción)• Bombea sodio y potasio para mantener un entorno

adecuado

Energía

• La energia liberada cuando se escinde el ATP a ADP sólo mantendrá la contracción por 1 o 2 segundos.

• Para mantener la contracción se necesita fosforilar el ADP a ATP.

ADP ATP

• Fosfocreatina• Glucólisis – sin oxigeno, rápido.

• Glucógeno• Àcido pirúvico• Ácido láctico

• Metabolismo oxidativo• Combina oxígeno con carbohidratos, grasas,

proteínas

Eficiencia de la contracción muscular

• Eficiencia• Porcentaje de energía que se convierte en trabajo y

no en calor.• En el músculo 25% de la energía se convierte en

trabajo, el resto en calor.• Sólo puede conseguirse la eficiencia máxima

cuando el músculo se contrae a una velocidad moderada. (30% de Vmax)• Velocidad lento o cero – calor de mantenimiento.• Velocidad rápida – mucha energía para superar

la fricción.

Características de la contracción

• Contracción isométrica• El músculo no se acorta durante la contracción.

• Contracción isotónica• El músculo si se acorta, pero la tensión

permanece constante durante toda la contracción.

Tipos de fibras musculares

• Fibras rápidas (músculo blanco)• Fibras grandes, más fuerza• Retículo sarcoplásmico extenso• Enzimas glucolíticas• Menos vascularización, menos mitocondrias

• Metabolismo oxidativo secundario

Tipos de fibras musculares

• Fibras lentas (músculo rojo)• Fibras más pequeñas• Nervios más pequeños• Vascularización extensa• Gran cantidad de mitocondrias• Mioglobina

• Proteína que se combina con oxígeno y lo almacena

Mecánica de la contracción

• Unidad motora• Una fibra nerviosa – fibras musculares

• Músculos pequeños, reacción rápida y exacta, más fibras nerviosas para menos fibras musculares

• Músculos grandes, sin control fino, varias fibras musculares por una fibra nerviosa.

• Las unidades motoras están interdigitadas para cooperar en la contracción

Mecánica de la contracción

• Sumación de fuerzas

• Adición de los espasmos individuales para aumentar la intensidad de la contracción.

• Aumentando el número de unidades motoras • Aumentando la frecuencia

Sumación de fibras múltiples

• Señal nerviosa débil• Se contraen las unidades motoras más pequeñas

• Si aumenta la intensidad de señal• Se contraen unidades motoras de mayor

tamaño• Las unidades motoras pequeñas son activadas por fibras

nerviosas pequeñas, y son más excitables que las grandes.

• La activación es sincrónica, la contracción se alterna de manera secuencial.

Sumación de frecuencia

• Espasmos individuales que se producen de manera secuencial aumentando la frecuencia.

• Cada contracción empieza antes de que termine la previa.• Cuando la frecuencia alcanza un nivel crítico, las

contracciones se fusionan entre sí.• La fuerza de contracción alcanza su nivel máximo.

Sumación de frecuencias

Mecánica de la contracción

• Tono muscular

• Incluso en reposo hay tensión, por impulsos de baja frecuencia procedentes de la médula espinal.• Controlados por señales

• Del encéfalo a la médula espinal• De los husos musculares

Mecánica de la contracción• Fatiga muscular• Secundaria a contracción prolongada e intensa• Aumenta en proporción casi directa a la depleción de

glucógeno del músculo.• La señal nerviosa también disminuye.

• La interrupción del flujo sanguíneo también produce fatiga muscular.

Mecánica de la contracción• Coactivación de los músculos antagonistas

• Todos los movimientos del cuerpo están producidos por una contracción simultánea de los músculos agonistas y antagonistas.

• Esta coactivación está controlada por los centros de control motor del encéfalo y médula espinal.

Remodelado del músculo

• Hipertrofia

• Aumento de la masa total de un músculo• Aumento del número de filamentos de actina y

miosina, y de enzimas (glucólisis)• Músculo sometido a carga durante la contracción

Remodelado del músculo

• Ajuste de la longitud• Al distender un músculo se agregan sarcómeros en

los extremos.• Si un músculo permanece acortado, los

sarcómeros de los extremos pueden desaparecer.• Hiperplasia

• Generación extrema de fuerza muscular• Aumento real del número de fibras musculares

además de la hipertrofia.

Remodelado del músculo• Atrofia

• Disminución de la masa total de un músculo• Cuando un músculo no se utiliza, disminuyen las

proteinas contráctiles.• Efectos de la denervación muscular

• Sin señales contráctiles, comienza la atrofia• En 2 meses hay cambios degenerativos

• Posibilidad de recuperación en 3 meses• 1 – 2 años, no hay recuperación.

Remodelación del músculo

• Atrofia

• Degeneración• Sustitución del músculo por tejido fibroso y adiposo• Contractura del tejido fibroso.

The Maiden, Gustav Klimt