ESTRUCTURA DEL ESTRUCTURA DEL SISTEMA MUSCULARSISTEMA MUSCULAR

Tipos de músculoTipos de músculo LisoLiso: visceral, involuntario : visceral, involuntario CardíacoCardíaco: involuntario: involuntario EsqueléticoEsquelético: movimiento voluntario. : movimiento voluntario.

600 músculos aproximadamente en 600 músculos aproximadamente en el organismo humano. Supone el el organismo humano. Supone el 40% del peso corporal en un sujeto 40% del peso corporal en un sujeto normal.normal.

a)Músculo de cabeza única y fibras paralelas b) Músculo con dos cabezas y fibras paralelas c)Músculo con dos vientres y fibras paralelas d)Músculo con varias cabezas y fibras planas e)Músculo con varios vientres separados por láminas tendinosas e) Músculo con fibras en forma de pluma insertadas a un lado del tendón f) Músculo con fibras en forma de pluma insertadas a ambos lados del tendón

FORMAS DE LOS MÚSCULOSFORMAS DE LOS MÚSCULOS

MÚSCULO ESQUELÉTICO PARTESMÚSCULO ESQUELÉTICO PARTES

Fascia

Origen

Vientre

Inserción

Tendón

MÚSCULO ESQUELÉTICOMÚSCULO ESQUELÉTICO

FUNCIONES BÁSICAS:FUNCIONES BÁSICAS: Movimiento y comunicación Movimiento y comunicación

(lenguaje)(lenguaje) Mantenimiento de la postura Mantenimiento de la postura Mantenimiento de la estabilidad de Mantenimiento de la estabilidad de

las articulacioneslas articulaciones Producción de calorProducción de calor

MÚSCULO ESQUELÉTICOMÚSCULO ESQUELÉTICO: : ESTRUCTURAESTRUCTURA

Hueso

Periostio

Tendón

Fascia

Envueltas de tejido conjuntivo:•Epimisio : envuelve el músculo•Perimisio: envuelve los fascículos•Endomisio: envuelve las fibras

División funcionalDivisión funcional

Músculo:Músculo: Haz muscular Haz muscular

(fascículo)(fascículo) Fibra (célula)Fibra (célula)

FibrillaFibrilla SarcómeroSarcómero

Filamentos finosFilamentos finos Filamentos Filamentos

gruesosgruesos

Haz de fibras

Fibra muscular (Célula Fibra muscular (Célula muscular)muscular)

Diámetro 10-80 Diámetro 10-80 m; longitud la del músculom; longitud la del músculo Sarcolema = membrana celularSarcolema = membrana celular Sarcoplasma = citoplasma de la fibra muscular. Sarcoplasma = citoplasma de la fibra muscular.

ContieneContiene GlucógenoGlucógeno MioglobinaMioglobina MiofibrillasMiofibrillas

Núcleo, mitocondias ....Núcleo, mitocondias .... Retículo sarcoplasmático=retículo Retículo sarcoplasmático=retículo

endoplasmático: contiene depósitos de calcio endoplasmático: contiene depósitos de calcio yetá atravesado por una red de “tubos” (túbulos yetá atravesado por una red de “tubos” (túbulos transversales) que posibilitan la salida del transversales) que posibilitan la salida del mismo . La liberación de este catión es el mismo . La liberación de este catión es el causante la contracción de las fibras. causante la contracción de las fibras.

FIBRA MUSCULAR: ELEMENTOS FIBRA MUSCULAR: ELEMENTOS

CONTRÁCTILESCONTRÁCTILES Número de fibras por músculo: Número de fibras por músculo:

variable (cientos, miles)variable (cientos, miles) Miofibrillas: se encuentran en el Miofibrillas: se encuentran en el

sarcoplasma. Estructura repetitiva sarcoplasma. Estructura repetitiva de 1-2 de 1-2 m de diámetro y de misma m de diámetro y de misma longitud que la fibra. Formada longitud que la fibra. Formada repetición de SARCOMEROS, que repetición de SARCOMEROS, que son las unidades contráctiles básicas son las unidades contráctiles básicas del músculo esqueléticodel músculo esquelético

Túbulos transversales: Túbulos transversales: es una red formada es una red formada por la penetración de por la penetración de la membrana la membrana (sarcolema) en el (sarcolema) en el sarcoplasma. Esta sarcoplasma. Esta organización favorece organización favorece la propagación de los la propagación de los potenciales de acción potenciales de acción desde la superficie de desde la superficie de la fibra a su interior. la fibra a su interior.

Fibra muscular (Célula Fibra muscular (Célula muscular)muscular)

Fibra muscular: sarcómeroMcArdle et al. : Exercise Physuology, 2001

ESTRUCTURA DEL ESTRUCTURA DEL SARCÓMEROSARCÓMERO

Banda A

Banda M: porción central de los filamentos finos.

•Banda A: alta densidad (filamentos gruesos + filamentos finos)•Banda I (filamentos finos)•Zona H: no hay filamentos finos•Línea Z :Túbulos transversales

Banda I

Composición de los Composición de los filamentos: F. gruesosfilamentos: F. gruesos

Los filamentos gruesos son Los filamentos gruesos son agregados de agregados de miosina miosina (200 (200 o más moléculas). Esta o más moléculas). Esta proteína está formada por la proteína está formada por la asociación de cadenas asociación de cadenas pesadas y cadenas ligeras. pesadas y cadenas ligeras. Las cabezas, en las que se Las cabezas, en las que se encuentran las cadenas encuentran las cadenas ligeras, se orientan hacia el ligeras, se orientan hacia el exterior, mediante unos exterior, mediante unos brazos, formando en brazos, formando en conjunto los puentes conjunto los puentes cruzados. Las cabezas se cruzados. Las cabezas se unen a la actina de los unen a la actina de los filamentos finos. filamentos finos. La miosina La miosina tiene capacidad de unir ATP tiene capacidad de unir ATP y actividad ATPasa. Este y actividad ATPasa. Este fenómeno es la base química fenómeno es la base química de la contracción muscular.de la contracción muscular.

Filamentos finosFilamentos finos

ActinaActina Contiene un centro de unión para Contiene un centro de unión para miosina. Cuando el músculo está en reposo miosina. Cuando el músculo está en reposo este sitio está cubierto por la este sitio está cubierto por la tropomiosina. tropomiosina.

TropomiosinaTropomiosina: proteína filamentosa que se : proteína filamentosa que se asocia a la actina.asocia a la actina.

TroponinaTroponina: proteína reguladora asociada a la : proteína reguladora asociada a la tropomiosina. Es un complejo formado por tres tropomiosina. Es un complejo formado por tres proteínas globulares (troponina T, I y C).proteínas globulares (troponina T, I y C). TT: unión a la tropomiosina.: unión a la tropomiosina. II: inhibidora de la unión de la miosina a la : inhibidora de la unión de la miosina a la

actina.actina. CC: une calcio. Está unión dispara la : une calcio. Está unión dispara la

contraccióncontracción

Filamentos finosFilamentos finos

Filamentos finosFilamentos finos

Organización transversalCada filamento grueso interacciona con seis finos (estructura 6 x 1) y cada filamento fino con tres gruesos (estructura 3 x 1).

NEURONA MOTORANEURONA MOTORA

NEURONA MOTORA IINEURONA MOTORA II

SINAPSIS NEUROMUSCULARSINAPSIS NEUROMUSCULAR

ACOPLAMIENTO ACOPLAMIENTO EXCITACIÓN-EXCITACIÓN-

CONTRACCIÓN : Placa CONTRACCIÓN : Placa motora.motora.

Llegada del potencial de acción al terminal del nervio motor : se Llegada del potencial de acción al terminal del nervio motor : se abren canales para calcio dependientes de voltaje en la abren canales para calcio dependientes de voltaje en la membrana presináptica, aumenta el calcio y esto estimula la membrana presináptica, aumenta el calcio y esto estimula la liberación de acetil-colina (AC) en la hendidura sináptica.liberación de acetil-colina (AC) en la hendidura sináptica.

La AC liberada se une a receptores en la membrana postsináptica La AC liberada se une a receptores en la membrana postsináptica (membrana de la célula muscular). Este receptor abre canales de (membrana de la célula muscular). Este receptor abre canales de Na+, produciéndose la despolarización local de la membrana.Na+, produciéndose la despolarización local de la membrana.

La despolarización local de la membrana abre nuevos canales de La despolarización local de la membrana abre nuevos canales de Na+ dependientes de voltaje, propagándose el potencial de Na+ dependientes de voltaje, propagándose el potencial de acción por toda la membrana, incluyendo los túbulos Tacción por toda la membrana, incluyendo los túbulos T

Los túbulos T conectan directamente con el retículo Los túbulos T conectan directamente con el retículo sarcoplásmico, de forma que cuando los primeros se despolarizan sarcoplásmico, de forma que cuando los primeros se despolarizan se abren canales de Ca+ dependientes de voltaje del segundo, se abren canales de Ca+ dependientes de voltaje del segundo, esto provoca que el Ca2+ salga del retículo sarcoplásmico al esto provoca que el Ca2+ salga del retículo sarcoplásmico al sarcoplasma. Esto dispara la contracción. Como la señal sarcoplasma. Esto dispara la contracción. Como la señal (potencial de acción) se propaga en milisegundos a través de los (potencial de acción) se propaga en milisegundos a través de los túbulos T, a cada sarcómero de la célula, todas las miofibrillas se túbulos T, a cada sarcómero de la célula, todas las miofibrillas se contraen al mismo tiempo.contraen al mismo tiempo.

El calcio es devuelto al retículo sarcoplásmico por la ATPasa de El calcio es devuelto al retículo sarcoplásmico por la ATPasa de Ca2+.Ca2+.

El grado de contracción del sarcómero El grado de contracción del sarcómero depende del número de “golpes” que se depende del número de “golpes” que se realicen y puede progresar hasta que las realicen y puede progresar hasta que las fibras gruesas de miosina contactan con fibras gruesas de miosina contactan con la línea Z. la línea Z.

El proceso de contracción requiere El proceso de contracción requiere energía en forma de ATP. El ciclo de energía en forma de ATP. El ciclo de hidrólisis de ATP se relaciona con el hidrólisis de ATP se relaciona con el estado de las proteínas de la forma que estado de las proteínas de la forma que se describe en la imagen siguiente:se describe en la imagen siguiente:

CONTRACCIÓN: CONTRACCIÓN: DeslizamientoDeslizamiento

En reposo la tropomiosina contacta con la cabeza de la miosina. El contacto está favorecido por la toponina I. Como puede verse en el corte transversal del sarcómero adjunto, el calcio se une a lo troponina C y hace que la unión anterior se deshaga. La cabeza de la miosina y la actina entran en contacto

La cabeza de la miosina “se mueve” y en su movimiento arrastra (golpea) a los filamentos de actina que están anclados en la línea Z. Con ello se produce un acortamiento del sarcómero por deslizamiento, pero no existe acortamiento de ninguno de los diferentes tipos de fibra. Esto se pone de manifiesto por los estudios ultraestructurales en los que se demuestra que la banda A permanece constante en tanto que la zona H llega a desaparecer.

El ciclo se mantine siempre que haya calcio suficiente en el entorno de las miofibrillas (sarcoplasma), es decir siempre que haya impulso nervioso y liberación de acetilcolina. En el capitulo siguiente veremos, sin embargo que el músculo puede llegar un momento en el que no responda (fatiga).

ATP

ESTADIOS DE LA ESTADIOS DE LA CONTRACCION MUSCULAR.CONTRACCION MUSCULAR.

1.Reposo:estadio en el cual la 1.Reposo:estadio en el cual la sarcomera no presenta actividad sarcomera no presenta actividad energética ni mecánica.energética ni mecánica.

2.Excitación: El nervio motor 2.Excitación: El nervio motor estimula el músculo generando un estimula el músculo generando un potencial de acción potencial de acción despolarizando la membrana T, despolarizando la membrana T, uniendo el calcio a la troponina en uniendo el calcio a la troponina en el ligamento de actina.el ligamento de actina.

3. Esta unión causa un cambio en 3. Esta unión causa un cambio en el complejo tropomiosina-el complejo tropomiosina-troponina-actina, produciendo la troponina-actina, produciendo la unión entre la actina y la miosina, unión entre la actina y la miosina, por medio de los bastones de por medio de los bastones de miosina pesada.miosina pesada.

4. Las cabezas de miosina 4. Las cabezas de miosina energisados por un ATP y un energisados por un ATP y un magnesio se unen a la actina.magnesio se unen a la actina.

5.La cabeza de miosina sufre un 5.La cabeza de miosina sufre un cambio angular de la cabeza sobre cambio angular de la cabeza sobre su eje produciendo un su eje produciendo un desplazamiento sobre la actina desplazamiento sobre la actina (micro contracción).(micro contracción).

6. Se hidroliza el ATP produciendo 6. Se hidroliza el ATP produciendo ADP y un fósforo libre despejando ADP y un fósforo libre despejando la unión en la cabeza de la la unión en la cabeza de la miosina.miosina.

7. La relajación es producida por 7. La relajación es producida por la captación de un nuevo ATP que la captación de un nuevo ATP que disocia la actina sobre la miosina, disocia la actina sobre la miosina, libera el calcio y se restituye la libera el calcio y se restituye la polaridad de la membrana.polaridad de la membrana.

ACCIÓN MUSCULAR: ACCIÓN MUSCULAR: TIPOSTIPOS

Las acciones de los músculos pueden Las acciones de los músculos pueden clasificarse en distintos tipos:clasificarse en distintos tipos:

ISOTÓNICAISOTÓNICA CONCÉNTRICACONCÉNTRICA EXCÉNTRICAEXCÉNTRICA

ESTÁTICA ó ISOMÉTRICAESTÁTICA ó ISOMÉTRICA ISOCINÉTICAISOCINÉTICA AUXOTÓNICA AUXOTÓNICA

ISOTÓNICA: es el ISOTÓNICA: es el tipo más común tipo más común de contracción. de contracción. En ella el En ella el ejercicio se ejercicio se realiza con una realiza con una carga constante, carga constante, aunque la aunque la resistencia varía resistencia varía dependiendo del dependiendo del ángulo de la ángulo de la articulación.articulación.

CONCÉNTRICA: CONCÉNTRICA: es la acción es la acción principal. En ella principal. En ella el músculo se el músculo se contrae al tiempo contrae al tiempo que ejerce la que ejerce la fuerzafuerza

EXCÉNTRICA: el músculo genera fuerza EXCÉNTRICA: el músculo genera fuerza pero se alarga. La fuerza externa supera pero se alarga. La fuerza externa supera a la del músculo. El movimiento está a la del músculo. El movimiento está controlado . Ocurre por ejemplo cuando controlado . Ocurre por ejemplo cuando bajamos un peso. Los músculos son bajamos un peso. Los músculos son utilizados como freno utilizados como freno

Es frecuente es:Es frecuente es: EquitaciónEquitación Bajar pendientesBajar pendientes EsquiarEsquiar No lo es: ciclismo, natación.No lo es: ciclismo, natación.

ESTÁTICA : el ESTÁTICA : el músculo genera músculo genera fuerza, pero su fuerza, pero su longitud permanece longitud permanece estática. También se estática. También se llama isométrica. llama isométrica. Ocurre, por ej. , Ocurre, por ej. , cuando sostenemos cuando sostenemos un peso. En este un peso. En este caso la miosina y la caso la miosina y la actina se unen, pero actina se unen, pero no hay movimiento.no hay movimiento.

ISOCINÉTICA: significa ISOCINÉTICA: significa movimiento constante, y se utiliza movimiento constante, y se utiliza para describir un ejercicio para describir un ejercicio dinámico sobre una articulación en dinámico sobre una articulación en movimiento (ROM = range of movimiento (ROM = range of motion) a velocidad constante.motion) a velocidad constante.

Generación de fuerzaGeneración de fuerza

Depende de :Depende de : Número de unidades motoras activadasNúmero de unidades motoras activadas Tipo de unidades motoras activadasTipo de unidades motoras activadas Tamaño del músculoTamaño del músculo Forma del músculoForma del músculo Longitud del músculo al iniciar el movimiento: Longitud del músculo al iniciar el movimiento:

máxima alrededor de un 20 % más que en la máxima alrededor de un 20 % más que en la posición de reposo. La explicación es que en posición de reposo. La explicación es que en esta situación el número de puentes cruzados esta situación el número de puentes cruzados que se puede formar es máximo.que se puede formar es máximo.

Ángulo de la articulación (p.ej., bíceps braquial = Ángulo de la articulación (p.ej., bíceps braquial = 100º)100º)

Velocidad de acción del músculo. Depende del Velocidad de acción del músculo. Depende del tipo de esfuerzo. Para un movimiento concéntrico tipo de esfuerzo. Para un movimiento concéntrico la fuerza máxima decrece a velocidades altas. la fuerza máxima decrece a velocidades altas. Para un movimiento excéntrico se aplica lo Para un movimiento excéntrico se aplica lo contrario. contrario.

FATIGA MUSCULARFATIGA MUSCULAR

La principales causas de fatiga la La principales causas de fatiga la podemos dividir en :podemos dividir en :

1. El nervio motor.1. El nervio motor. 2. La unión neuromúscular.2. La unión neuromúscular. 3. Los mecanismos contráctiles. 3. Los mecanismos contráctiles. 4. El sistema nervioso central.4. El sistema nervioso central.

Tipos de fibra muscularTipos de fibra muscular

El músculo esquelético está formado por fibras de distintas características:

•Abundancia de mitocondrias•Abundancia de mioglobina•Desarrollo del retículo sarcoplásmico•Consecuencias metabólicas de lo anterior

Y de acuerdo con ello se clasifican en:

TIPOS METABOLICOS DE TIPOS METABOLICOS DE FIBRA MUSCULAR.FIBRA MUSCULAR.

ac tivid ad es p ro lon g ad as ym od erad as .

F B R A S TIP O IT IP O O X ID A TIV O

D IA M E TR O M E D IOM IO G L O B IN A A L TA

S U B TIP O A L A C TIC AS U B TIP O B A L A C TIC A

F IB R A S TIP O IIA C TIV ID A D G L U C O L ITIC A

C A L C IO A L TOM IO F IB R IL L A S A B U N D A N TE S

F IB R A S D E TR A N S IC IO NTIP O IIA B

TIP O C

M U S C U L O E S Q U E L E TIC O E S TR IA D OF IB R A S D E A C TIV ID A D F U N C IO N A L Y

M E TA B O L IC A M E N TEV A R IA B L E S .

Propiedades Tipo I Tipo II a Tipo IIb

Color Rojo Rojo Blanco

Miosina-ATPasa Escasa Alta Alta

VelocidadContracción

Lenta(>110 ms)

Rápida Rápida(50 ms)

mitocondrias Abundantes Abundantes Escasas

Fuente ATP Oxidación Oxidación Glucólisis

Ret. Sarcop Poco abundante Intermedio Muy abundante

Vascularizacióncapilar

Abundante Abundante Escasa

Mioglobina Alta Alta Baja

Glucógeno Bajo Medio Alto

Diámetro fibra Pequeño Intermedio Grande

Actividad principal

Mantenimiento Postura

Contracciones medias

Contracciones intensas

Fatiga Lenta Intermedia rápida

Ejercicio resistencia 1500 m 100 m

La adaptación a un tipo de ejercicio (resistencia La adaptación a un tipo de ejercicio (resistencia o velocidad) de un individuo depende de la o velocidad) de un individuo depende de la proporción de fibras que tengan sus músculos. proporción de fibras que tengan sus músculos. La mayoría de los individuos tiene un 45% de La mayoría de los individuos tiene un 45% de lentas frente a un 55% de rápidas. Los lentas frente a un 55% de rápidas. Los deportistas rápidos (velocistas, saltadores etc...) deportistas rápidos (velocistas, saltadores etc...) pueden llegar a tener un 70% de fibras rápidas, pueden llegar a tener un 70% de fibras rápidas, en tanto que los individuos que practican en tanto que los individuos que practican deportes de resistencia pueden tener un 80% de deportes de resistencia pueden tener un 80% de lentas. lentas.

La composición de fibras también varía, dentro La composición de fibras también varía, dentro de un mismo individuo, entre sus músculos, de un mismo individuo, entre sus músculos, existiendo aproximadamente la misma existiendo aproximadamente la misma proporción en el miembro superior y el inferior; proporción en el miembro superior y el inferior; además hay músculos, como el soleo, que están además hay músculos, como el soleo, que están formados casi exclusivamente por fibras lentas. formados casi exclusivamente por fibras lentas. Además con el envejecimiento aumenta la Además con el envejecimiento aumenta la proporción de fibras lentas.proporción de fibras lentas.

Características Características funcionalesfuncionales

Características Características funcionalesfuncionales

Está demostrado por estudios realizados en Está demostrado por estudios realizados en gemelos que la distribución del tipo de fibras gemelos que la distribución del tipo de fibras viene condicionado genéticamente. Sin embargo, viene condicionado genéticamente. Sin embargo, el entrenamiento puede modificar esta el entrenamiento puede modificar esta distribución. En general es más fácil obtener una distribución. En general es más fácil obtener una distribución alta en fibras lentas que en rápidas. distribución alta en fibras lentas que en rápidas.

La determinación del tipo de fibras predominante La determinación del tipo de fibras predominante en un individuo se hace mediante en un individuo se hace mediante biopsia biopsia muscularmuscular . Sin embargo desde un punto de . Sin embargo desde un punto de vista funcional puede hacerse una apreciación vista funcional puede hacerse una apreciación mediante otras técnicas, por ejemplo , se mide el mediante otras técnicas, por ejemplo , se mide el peso máximo que un individuo puede levantar, y peso máximo que un individuo puede levantar, y luego se le hace levantar el 80% de este peso luego se le hace levantar el 80% de este peso tantas veces como pueda. Si sólo llegan a siete tantas veces como pueda. Si sólo llegan a siete repeticiones, el músculo tiene más del 50% de repeticiones, el músculo tiene más del 50% de fibras rápidas. Si llegan a 12 o más es que más fibras rápidas. Si llegan a 12 o más es que más del 50% son fibras lentas. del 50% son fibras lentas.

TIPOS DE FIBRAS DEPENDIENDO DEL DEPORTE

lentas Rápidas

H M H M

Velocistas (gemelo) 24 27 76 73

Fondistas (gemelo) 79 69 21 31

Ciclistas (vasto ext.) 57 51 43 49

No deportistas (gemelo) 47 53

No deportistas (vasto ext.) 52 48

ADAPTACIONES MUSCULARES AL ADAPTACIONES MUSCULARES AL EJERCICIOEJERCICIO

Aumento de las Reservas de Glucógeno muscularAumento de las Reservas de Glucógeno muscular Redistribución del tejido graso en el interior del Redistribución del tejido graso en el interior del

músculomúsculo Aumento y fortalecimiento de los tejidos conjuntivos y Aumento y fortalecimiento de los tejidos conjuntivos y

fibrosos.fibrosos. Aumento de las Enzimas Oxidativas y Glucolíticas.Aumento de las Enzimas Oxidativas y Glucolíticas. Aumento de las Mitocondrias y la Mioglobina. Aumento de las Mitocondrias y la Mioglobina. Aumento de la Síntesis proteica.Aumento de la Síntesis proteica. Aumento de la Area de Sección o Volumen Muscular Aumento de la Area de Sección o Volumen Muscular

(Hipertrofia).(Hipertrofia). Aumento del Número de Células Musculares Aumento del Número de Células Musculares

(Hiperplasia, por "splitting").(Hiperplasia, por "splitting"). Aumento de la respuesta Electromiográfica (cualitativa Aumento de la respuesta Electromiográfica (cualitativa

y cuantitativa).y cuantitativa). Aumento de la Coordinación intra e intermuscular y Aumento de la Coordinación intra e intermuscular y

sinérgica.sinérgica. ¿Cambios en el porcentaje de fibras lentas y rápidas? ¿Cambios en el porcentaje de fibras lentas y rápidas?