BIOMECÁNICA TEMA 4. Biomecánica del músculo esquelético BIOMECÁNICA y FÍSICA APLICADA Índice MÚSCULO • Sistema muscular • Estructura y organización del músculo • Bases moleculares de la contracción muscular • La unidad motora • La unidad motora • La unidad musculo – tendinosa • Mecánica de la contracción muscular • Producción de fuerza en el músculo • Efecto de la arquitectura del me • Mecánica del complejo músculo- tendón-hueso • Diferenciación de las fibras musculares • Remodelación muscular Sistema muscular SISTEMA MUSCULAR MÚSCULO CARDIACO MÚSCULO LISO MÚSCULO ESQUELÉTICO (ESTRIADO o VOLUNTARIO) MÚSCULO ESQUELÉTICO (ESTRIADO o VOLUNTARIO) Sistema muscular Tejido más abundante del cuerpo humano: 40-45% del peso corporal total MÚSCULO ESQUELÉTICO 430 músculos esqueléticos (a pares) Movimientos más vigorosos producidos por < 80 pares Realizan trabajo estático y dinámico
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BIOMECÁNICA
TEMA 4. Biomecánica del músculo esquelético
BIOMECÁNICA y FÍSICA APLICADA
Índice
MÚSCULO
• Sistema muscular• Estructura y organización del músculo• Bases moleculares de la contracción
muscular• La unidad motora• La unidad motora• La unidad musculo – tendinosa• Mecánica de la contracción muscular• Producción de fuerza en el músculo• Efecto de la arquitectura del me• Mecánica del complejo músculo-
tendón-hueso• Diferenciación de las fibras
musculares• Remodelación muscular
Sistema muscular
SISTEMAMUSCULAR
MÚSCULO CARDIACO
MÚSCULO LISO
MÚSCULO ESQUELÉTICO (ESTRIADO o VOLUNTARIO)MÚSCULO ESQUELÉTICO (ESTRIADO o VOLUNTARIO)
Sistema muscular
Tejido más abundante del cuerpo humano: 40-45% del peso corporal total
MÚSCULO ESQUELÉTICO
430 músculos esqueléticos (a pares)
Movimientos más vigorosos producidos por < 80 pares
Realizan trabajo estático y dinámico
Sistema muscular
FUNCIONES del MÚSCULO ESQUELÉTICO
PROPORCIONAR FUERZA
PROTECCIÓN DEL ESQUELETO (DISTRIBUYEN CARGAS)PROTECCIÓN DEL ESQUELETO (DISTRIBUYEN CARGAS)
ABSORBEN IMPACTOS
PERMITEN MOVILIDAD DE ARTICULACIONES
PERMITEN MANTENER AL POSTURA CORPORAL Y EL EQUILIBRIO
COMPOSICIÓN Y ESTRUCTURACOMPOSICIÓN Y ESTRUCTURA
Estructura y organización del músculo
LA UNIDAD ESTRUCTURAL ES LA FIBRA MUSCULAR
Unidad básica
Fibra recubierta por endomisio,varias fibras por perimisio,
y músculo por epimisio
ESTÁ CONSTITUIDA POR MIOFIBRILLAS RECUBIERTAS
EL MODELO DE BANDAS TRANSVERSAS DEL MÚSULO ESTRIADO SE REPITE A LO LARGO DE LA FIBRA MUSCULAR
LAS MIOFIBRILLAS ESTÁ CONSTITUIDA POR VARIAS SARCÓMERAS
LAS SARCÓMERAS CONTIENEN ACTINA, MIOSINA, TITINA Y NEBULINA
Parte contráctil
Unidad básicade contracción
ESTÁ CONSTITUIDA POR MIOFIBRILLAS RECUBIERTAS DE MEMBRANA PLASMÁTICA →SARCOLEMA
Estructura y organización del músculo
EPIMISIO
PERIMISIO
MÚSCULO
SARCOMERA
MIOFIBRILLA
MIOFILAMENTOS
FASCICULO
GRUPO FIBRAS MUSCULARES
CAPILAR
SARCOLEMA
MIOSINA
ACTINA
ENDOMISIO
Estructura y organización del músculo
ACTINA componente principal del filamento delgado
MIOSINA filamento grueso (cabeza y cola)
TITINA ayuda al estiramiento
SARCOMERA
BASES MOLECULARES DE LA CONTRACCIÓN MUSCULAR
BASES MOLECULARES DE LA CONTRACCIÓN MUSCULAR
Bases moleculares de la contracción muscular
Cuando el impulso nervioso llega a la unión neuromuscular, ésta liberauna sustancia llamada Acetilcolina
La Acetilcolina penetra la fibra muscular, pasando a través de los túbulos“T”, hasta llegar a la miofibrilla, momento en el cual la fibra muscular libera elCalcio que tiene almacenado
Sarcómero son las bandas transversas que se repiten a lo largo de la fibramuscular. Es la unidad funcional del sistema contráctil del músculo.
La unidad motora
EL NÚMERO DE FIBRAS MUSCULARES QUE FORMA LA UNIDAD MOTORA
DEPENDE DEL GRADO DE CONTROL REQUERIDO,
- Músculos pequeños que realizan movimientos finos
- Músculos largos que realizan movimientos burdos
LAS FIBRAS NO ESTÁN JUNTAS
La unidad musculo - tendinosa
EL TENDÓN → componente elás9co en serie
PERIMISIO, ENDOMISIO, EPIMISIO → componente elás9co en paralelo
EL MÚSCULO ES EL COMPONENTE CONTRÁCTIL
La unidad musculo - tendinosa
Tejidos conectivos son VISCOELÁSTICOS
TENDONES representan un COMPONENTE ELÁSTICO a modo de muelle en serie con el componente contráctil
EPIMISIO, PERIMISIO, ENDOMISIO Y SARCOLEMA son el EPIMISIO, PERIMISIO, ENDOMISIO Y SARCOLEMA son el COMPONENTE ELÁSTICO en paralelo con el componente contráctil
Cuando los componentes elásticos se estiran durante la contracción o estiramiento se produce TENSIÓN y ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA
Cuando se relajan se produce LIBERACIÓN DE ENERGÍA
La unidad musculo - tendinosa
1) Buena disposición para contracción �tensión y contracción uniforme2) Final contracción � elementos contráctiles vuelvan posición reposo 3) Prevenir sobreestiramiento pasivo elementos contráctiles
MÚSCULO: UNIDAD MÚSCULO- TENDINOSA
Componente ELASTICO Disposición respecto al Componente CONTRACTIL (CC)
TENDONES (SEC) SERIE
EPIMISIOPERIMISIO
ENDOMISIO (PEC)PARALELO
SARCOLEMA PARALELO
elementos contráctiles4) Los tejidos viscoelásticos ayudan a la disipación de energía con el tiempo
MECÁNICA DE LA CONTRACCIÓN MUSCULARMECÁNICA DE LA CONTRACCIÓN MUSCULAR
Mecánica de la contracción muscular
ELECTROMIOGRAFÍA
Mide los potenciales de acción Mide los potenciales de acción producidos por la despolarización de las membranas celulares de
las fibras musculares responsables de producir la
actividad eléctrica de las mismas
Mecánica de la contracción muscular
CONTRACCIÓNRESPUESTA MECÁNICA DE UN MÚSCULO A UN ESTÍMULO DE SU
NERVIO MOTOR (de 10ms a más de 100ms)
ESTIMULACIÓN
TIEMPO DE LATENCIATIEMPO DE CONTRACCIÓN
TIEMPO DE RELAJACIÓN LOS TIEMPOS DE CONTRACCIÓN Y RELAJACIÓN SON VARIABLES
CONTRACCIÓN TETÁNICA
LOS TIEMPOS DE CONTRACCIÓN Y RELAJACIÓN SON VARIABLES
POTENCIALDE ACCIÓN
DURA 1 ó 2ms, MENOS DE LO QUE SEREQUIERE PARA LA CONTRACCIÓN
SUMACIÓNRESPUESTA MECÁNICA A ESTIMULOS SUCESIVOS SE AÑADEN A
UNA RESPUESTA INICIAL
TÉNSIÓN MÁXIMA EN EL MÚSCULO, RESULTADO DE LA SUMACIÓN
Mecánica de la contracción muscular
• Fuerza ejercida por un músculo: TENSIÓN
• Fuerza externa sobre el músculo: CARGA
• Momento
Mecánica de la contracción muscular
TIPOS DE CONTRACCIÓN MUSCULAR
PRODUCCIÓN DE FUERZAPRODUCCIÓN DE FUERZA
Producción de fuerza en el músculo
CURVA TENSIÓN - LONGITUD
FIBRA MUSCULAR INDIVIDUAL
Producción de fuerza en el músculo
CURVA TENSIÓN - LONGITUD
ELEMENTOS CONTRACTILES
ELEMENTOS ELÁSTICOS
Producción de fuerza en el músculo
CURVA CARGA - VELOCIDAD
EXCÉNTRICO CONCÉNTRICO
VELOCIDAD
CA
RG
A
ISOMÉTRICO
Producción de fuerza en el músculo
CURVA CARGA - TIEMPO
Efecto de la arquitectura del ME
Más sarcómeras:en serie mayor longitud de la miofibrilla
LA SARCÓMERA ES EL COMPONENTE CONTRACTIL
en paralelo mayor sección transversal
Fuerza del músculo es proporcional a la sección transversal.
Velocidad y trabajo es proporcional a la longitud de la miofibrilla
Efecto de la arquitectura del ME
EFECTO DEL PREESTIRAMIENTO
UN MÚSCULO REALIZA MÁS TRABAJO CUANDO SE ACORTA DESPUÉS DE SER ESTIRADO
Energía elástica acumulada en los componentes elásticos en serie
Energía acumulada en el componente contráctil
Efecto de la arquitectura del ME
EFECTO DE LA TEMPERATURA
�velocidad conducción a través del sarcolema �� frecuencia estimulación ����� PRODUCCIÓN FUERZA
mayor actividad enzimática metabolismo mayor actividad enzimática metabolismo muscular ����� EFICIENCIA CONTRACCIÓN
�elasticidad colágeno en los componentes elásticos en seriey en paralelo � FAVORECE LA EXTENSIBILIDAD
DOS MECANISMOS:-INCREMENTO DEL FLUJO SANGÜÍNEO
-CALOR POR METABOLISMO, FRICCIÓN Y LIBERACIÓN DE ENERGÍA DE CONTRACCIÓN
Efecto de la arquitectura del ME
EFECTO DE LA FATIGA
CAIDA DE TENSIÓN DEBIDA A LA ESTIMULACIÓN PROLONGAD A DEL MÚSCULO
TENSIÓN
ESTIMULOS
TENSIÓNISOMÉTRICA
CONTRACCIÓN Y RELAJACIÓN DEPENDE DE ATP: OXÍGENO + NUTRIENTES
LA FRECUENCIA HA DE SER BAJA PARA QUE DE TIEMPO A L A RECUPERACIÓN