fisiologia cap 6 musculo esqueletico

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Thayná Tavares – 2B 
CONTRACCIÓN DEL 
MÚSCULO ESQUELÉTICO 
El músculo: 
 40% del organismo corresponde a 
músculo esquelético. 
 10% a músculo liso y cardíaco. 
 Muchos de los mismos principios de 
contracción se aplican a los diferentes 
tipos de músculos. 
Anatomía fisiológica del musculo 
esqueletico 
•Fibra del músculo esquelético: todos los 
músculos esqueléticos están formados por 
fibras de diámetros que varían entre 10 y 80 
micrómetros. 
•Cada fibra es formada por subunidades más 
pequeñas. 
•En la mayoría, las fibras se extienden en 
toda su longitud. Con excepción de 2%, cada 
una está inervada por una sola terminación 
nerviosa, cerca de la porción media. 
•Cada fibra muscular contiene entre varios 
centenares y varios millares de miofibrillas, y 
cada una de esas posee a su ves, situadas 
uno al lado de otro, 1500 filamentos de 
miosina y 3000 filamentos de actina ( grandes 
moléculas proteicas ) 
•Los filamentos de actina y miosina, 
parcialmente intercalados, por lo que las 
miofibrillas presentan bandas claras y oscuras 
•Las bandas claras tan solo contienen 
filamentos de actina (bandas I). 
•Las bandas oscuras contienen filamentos de 
miosina, así como los extremos de los 
filamentos de actina donde estas se 
superponen a los filamentos de actina 
(bandas A) 
•Los filamentos de miosina también 
contienen pequeñas proyecciones a los lados, 
puentes cruzados, haciendo prominencia en 
toda su extensión, excepto en el centro. 
•La interacción de estos puentes cruzados y 
los filamentos de actina produce la 
contracción. 
 Los extremos de los filamentos de 
actina están unidos a un denominado 
disco Z (proteínas filamentosas 
distintas de la actina y miosina), y 
desde este, los filamentos de actina se 
extienden en ambas direcciones para 
intercalarse con los filamentos de 
miosina. 
 La fibra muscular completa , al igual 
que las miofibrillas individuales, posee 
bandas claras y oscuras y esto 
proporciona al músculo esquelético su 
aspecto estriado. 
Sarcómero: 
porción de una miofibrilla situada entre dos 
discos Z sucesivos 
 Cuando la fibra muscular está en su 
estado de contracción, la longitud del 
sarcómero es de unos 2 micrómetros. 
 Que mantiene los filamentos de actina 
y miosina en posición? 
 Mediante gran número de moléculas 
filamentosas de una proteína llamada 
TITINA ( PM 3.000.000) 
constituyendo el armazón que reviste 
los filamentos de actina y miosina. 
 Sarcoplasma: matriz constituida por 
los componentes intracelulares 
habituales, conteniendo grandes 
cantidades de K, Mg, P, y enzimas 
proteicas. 
 También elevado número de 
mitocondrias situadas paralelas a las 
miofibrillas (necesidad de gran 
cantidad de energía – ATP) 
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• Retículo sarcoplásmico: extenso 
retículo endoplásmico, con 
organización especial, importante para 
la contracción muscular. 
Mecaniso general dela contracción muscular 
 Potencial de acción viaja por un 
nervio motor hasta las terminaciones 
en las fibras musculares. 
 En cada terminación se secreta 
acetilcolina. 
 La acetilcolina actúa sobre una zona 
local, para abrir canales con apertura 
por acetilcolina (moléculas proteicas 
de la membrana). 
 Entrada de grandes cantidades de 
Na+ fluyen al interior de la membrana 
de la fibra muscular, que inicia el 
potencial de acción. 
 El potencial de acción viaja a lo largo 
de la membrana de la fibra muscular. 
 El potencial de acción despolariza la 
membrana y también viaja en 
profundidad dentro de la fibra 
muscular, haciendo que el R. 
Sarcoplásmico libere grandes 
cantidades de Ca que estaban 
almacenados en el retículo. 
 Los iones Ca inician las fuerzas de 
atracción entre los filamentos de 
actina y miosina, haciendo que se 
deslicen entre sí ( proceso de la 
contracción). 
 Luego de una fracción de segundo, 
los iones Ca son bombeados de nuevo 
al interior del R.S. mediante una 
bomba de Ca de la membrana. La 
retirada de los iones Ca de las 
miofibrillas hace que cese la 
contracción. 
Mecanismo molecular de lacontracción 
muscular: 
 Mecanismo deslizante: en estado 
relajado, los extremos de los 
filamentos de actina procedentes de 
los discos Z comienzan a 
superponerse mínimamente entre sí. 
 En estado contraído, los filamentos 
de actina han sido atraídos hacia 
dentro de los filamentos de miosina, y 
los discos Z son atraídos por los 
filamentos de actina hacia los 
extremos de los filamentos de miosina 
de forma que sus extremos se 
superponen en mayor medida. 
Por que los filamentos de actina se deslizan 
hacia el interior entre los filamentos de 
miosina 
 Por fuerzas mecánicas generadas por 
la interacción de los puentes cruzados 
de los filamentos de miosina con los 
filamentos de actina. 
 En estado de reposo estas fuerzas 
están inhibidas, pero cuando un 
potencial de acción viaja por la 
membrana, hace que se liberen 
grandes cantidades de Ca del 
retículo, que penetran el las 
miofibrillas y activan las fuerzas 
contráctiles. 
 La energía requerida para el proceso 
viene del ATP. 
Caracteristicas moleculares de los 
filamentos contractiles: 
 Filamento de miosina: compuesta por 
múltiples moléculas de miosina, pm 
480.000. 
 Dos cadenas pesadas (pm 200.000 
cada) y cuatro cadenas ligeras (pm 
20.000 cada). 
 Las dos cadenas pesadas se enrollan 
en espiral entre sí formando doble 
hélice, o la COLA. 
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•Un extremo de cada cadena pesada está 
plegado a una estructura globulosa llamada 
cabeza. 
•Por tanto, existen dos cabezas libres en un 
extremo de la molécula de miosina, y las dos 
cadenas ligeras hacen parte de la cabeza, dos 
en cada. 
•Cada filamento de miosina contiene 200 o 
mas moléculas individuales de miosina. 
•Las colas agrupadas forman el cuerpo, 
mientras que las cabezas cuelgan hacia el 
exterior a los lados del cuerpo. 
•Parte de la hélice s extiende hacia el lateral 
junto con la cabeza, proporcionando así un 
BRAZO que aparta la cabeza de cuerpo. 
 BRAZO + CABEZA : PUENTE 
CRUZADO. 
•Cada puente cruzado es flexible en dos 
puntos: donde el brazo abandona al cuerpo y 
donde la cabeza se une al 
brazo.(BISAGRAS). 
•Cada filamento de miosina mide 1,6 
micrómetros. 
>No existe puente cruzado en el centro del 
filamento (0,2 micrómetros). 
>La cabeza tiene actividad ATPasa. 
Filamentos de Actina 
 Complejo, compuesto por tres 
componentes proteicos: 
1. Actina. 
2. Tropomiosina. 
3. Troponina. 
➢ La coluna vertebral del filamento de 
actina esuna molécula de actina F de 
doble hélice 
>Cada doble hélice de actina F está 
compuesto por moléculas da actina G 
polimerizadas. En cada revolución hay 13. 
>Unida a cada actina G está unida una 
molécula de ADP ( serían los sitios activos 
con los que interactúan los puentes 
cruzados de filamentos de miosina) 
>Cada fibra de actina tiene 1 micrómetro de 
longitud y sus bases están fuertemente 
ancladas a los discos Z. Hay un sitio activo 
cada 2,7 nanómetros. 
Moleculas de Tropomiosina 
•Pm de 70.000 y uma longitude de 40 
nanómetros; 
• Moléculas enroladas em espiral alrededor 
de los lados dela hélice de actina F; 
•Em estado de reposo, descansan sobre los 
sítios activos delas hebras de actina, por lo 
que no pueden haber atraccion entre los 
filamentos de actina y de miosina para 
producir la atracción entre los filamentos. 
Troponina 
Unida a los lados de la molécula de 
tropomiosina, está formado por: 
 Troponina I: gran afinidad por la 
actina. 
 Troponina T: gran afinidad por la 
tropomiosina. 
 Troponina C: gran afinidad por los 
iones Ca. 
Se cree que este complejo une la 
tropomiosina a la actina y que la fuerte 
afinidad de la troponina por el Ca, inicia la 
contracción. 
Interacción de la miosina, los filamentos de 
actina y los iones Ca+ 
>Un filamento de actina pura, sin la 
presencia del complejo troponina-
tropomiosina, se une instantánea y 
fuertemente con las cabezas de las moléculas 
de miosina en presencia de Mg y ATP, ambos 
abundantesen la miofibrilla. 
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>Si al filamento se agrega este complejo, la 
unión no tiene lugar. 
>Se cree que los sitios activos de los 
filamentos de actina normal del músculo 
relajado están cubiertos físicamente por el 
complejo troponina-tropomiosina. 
>En presencia de grandes cantidades de Ca, 
se inhibe el propio efecto inhibidor del 
complejo troponina-tropomiosina sobre los 
filamentos de actina. 
>Mecanismo hipotético: Cuando los iones Ca 
se combinan con la troponina C ( hasta con 
cuatro iones Ca), el complejo de troponina 
sufre un cambio conformacional que de 
alguna manera tracciona de la molécula de 
tropomiosina y la desplaza mas 
profundamente al surco existente entre las 
dos hebras de actina, descubriendo los sitios 
activos, permitiendo atraer las cabezas de 
miosina e iniciar la contracción. 
Teoria de la contracción 
>No se conoce el mecanismo exacto. 
>Cuando la actina se activa por acción del 
Ca, las cabezas de los puentes cruzados de la 
miosina se ven atraídas hacia los sitios 
activos de la actina, y esto hace que se 
produzca la contracción. 
>Teoría paso a paso o del trinquete de la 
contracción: cuando una cabeza del puente 
cruzado se une a un sitio activo, se 
producen cambios en las fuerzas 
intramoleculares entre la cabeza y el brazo. 
>La nueva alineación hace que la cabeza se 
incline hacia el brazo y arrastre tras de sí al 
filamento de actina. 
>Esta inclinación lleva el nombre de GOLPE 
DE FUERZA. 
>Luego de inclinarse, la cabeza se separa 
automáticamente del sitio activo para volver 
a su posición normal y luego se inclina 
nuevamente para dar otro golpe de fuerza 
combinándose con un nuevo sitio mas 
alejado. 
>Las cabezas de los puentes cruzados se 
mueven hacia delante, caminando paso a 
paso a lo largo del filamento de actina. 
 
El ATP como fuente de energia: 
 Cuando se contrae un músculo, se 
realiza un trabajo y se requiere 
energía. 
 Se hidrolizan grandes cantidades de 
ATP para formar ADP. 
 Cuanto mayor el trabajo realizado por 
el músculo, mayor será la cantidad de 
ATP hidrolizada (Efecto Fenn) 
 Como ocurre esto? 
•Antes que comience la contracción, las 
cabezas de los puentes cruzados se unen al 
ATP, la actividad ATPasa de la cabeza lo 
hidroliza, pero deja los productos de la 
hidrólisis (ADP-Pi) unidos a ella. En este 
estado, la cabeza se extiende hacia la actina, 
pero aún no se une a ella. 
•A seguir, el complejo troponina-
tropomiosina se une al Ca, se descubren los 
sitios activos, y las cabezas se unen a ellos. 
•La unión entre la cabeza del P. C. y el sitio 
activo produce un cambio conformacional en 
la cabeza, y esta se inclina hacia el brazo del 
puente cruzado, produciendo el GOLPE DE 
Cada uno de los 
puentes cruzados 
opera con 
independencia de 
todos los demás.
Cuanto mayor sea el 
número de puentes 
cruzados en contacto 
con el filamento de 
actina en un momento 
dado, mayor será, en 
teoría, la fuerza de la 
contracción.
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FUERZA.(energía ya almacenada cuando se 
hidrolizó el ATP) 
•Una vez inclinada la cabeza, esto permite la 
liberación del ADP y del Pi unidos 
previamente a la cabeza, y en el punto de 
liberación del ADP se une una nueva 
molécula de ATP, promoviendo la separación 
de la cabeza y la actina. 
•Una vez que se separaron la cabeza y la 
actina, una nueva molécula de ATP será 
hidrolizada para un nuevo ciclo. 
•Después cuando la cabeza previamente 
preparada, se une a un nuevo sitio activo, se 
dispara un nuevo golpe de fuerza. 
•El proceso se repite hasta que el filamento 
de actina atrae el disco Z hasta los extremos 
de los filamentos de miosina o hasta que la 
carga del músculo sea demasiada grande para 
que produzca una tracción. 
Efecto de la superposicion de los filamentos 
de actina y miosina sobre la tension del 
musculo 
 Cuando el filamento de actina se ha 
distanciado todo lo posible del 
extremo de la miosina, sin 
superposición de actina y miosina, la 
tensión desarrollada por el músculo es 
0.(punto D) 
 A medida que se acorta el sarcómero, 
y se superponen los filamentos, la 
tensión aumenta progresivamente 
hasta que el sarcómero se reduce a 
unos 2,2micrómetros(la actina se 
superpuso a todos los puentes 
cruzados de la miosina pero sin 
alcanzar el centro) 
Relacion entre velocidade y la carga 
• Un músculo esquelético se contrae 
con mucha rapidez en ausencia de 
carga. 
• Cuando se aplican cargas, la velocidad 
de contracción se hace 
progresivamente menor al aumentar la 
carga. 
• Cuando la carga aumenta hasta 
igualar la fuerza máxima del músculo, 
la velocidad de contracción se iguala a 
0 y no se produce contracción 
Energetica de la contraccion muscular 
 Cuando un músculo se contrae contra 
una carga, realiza un trabajo, o sea 
transfiere energía desde el músculo 
hasta la carga. 
 T= C x D 
 T es trabajo realizado, C es carga y D 
distancia recorrida contra la carga. 
 De donde proviene la energía 
requerida para realizar el trabajo? 
Fuentes de energia para la contraccion 
muscular 
 La contracción muscular depende de 
la energía del ATP. 
 La mayor parte se usa para el 
mecanismo paso a paso pero también 
se requiere para: 1) bombear Ca hasta 
el Ret. Sarc. y 
 2) bombear Na y K a través de la 
membrana para mantener un ambiente 
iónico adecuado. 
Fosfocreatina: transportadora de un enlace 
de fosfato de alta energía similar a los de 
ATP. La fosfocreatina se hidroliza 
instantáneamente, y la energía liberada 
provoca la unión de un nuevo fosfato con 
ADP. La energía almacenada en el músculo 
mas la fosfocreatina es capaz de sostener 
una contracción muscular máxima por 5 a 8 
seg. 
Glucógeno (glucólisis): previamente 
almacenado en las células musculares. La 
rápida degradación a ácido pirúvico y ácido 
láctico libera energía para convertir ADP en 
ATP (para proporcionar energía a la 
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contracción o llenar los depósitos de 
fosfocreatina). Importancia: tiene lugar en 
ausencia de O2, y su velocidad de formación 
es dos veces mayor. 
 La glucólisis es capaz de mantener un 
minuto de contracción sostenida. 
Metabolismo oxidativo (combinación de O2 
con los diversos nutrientes de la célula) mas 
del 95% de la energía para una contracción 
mantenida y prolongada. 
H.C., grasas, y proteínas. En caso de 
actividad muscular máxima prolongada, 
muchas horas, se usa principalmente las 
grasas. Pero para periodos de 2 a 4 hs hasta 
la mitad de la energía proviene del glucógeno 
almacenado antes que terminen sus reservas. 
Eficacia de la contraccion muscular 
 La eficacia de una maquina o de un 
motor se mide como el porcentaje de 
energía aportada que es convertido 
en trabajo y no en calor. 
 En el músculo, energía química, 
inferior al 25% y el resto se convierte 
en calor. 
 La razón: mitad de la energía se usa 
para producir ATP y tan solo el 40-45% 
de la energía del ATP se convierte en 
trabajo. 
Caracteristicas de la contraccion musculo 
completo 
 
Componente elástico em serie de la 
contraccion: 
 Cuando las fibras musculares se 
contraen contra una carga, tendones, 
extremos de sarcolema donde estas se 
unen a los tendones, e incluso los 
brazos articulados de los puentes 
cruzados, se estiran ligeramente al 
aumentar la tensión. 
 La parte contráctil del músculo debe 
acortarse 3 a 5% extra para compensar 
el estiramiento de estos elementos 
Fibras musculares rápidas y lentas: 
 Rápidas: adaptadas para 
contracciones musculares rápidas y 
potentes, salto y carrera rápida a 
distancia. 
1. Grandes, para una gran fuerza de 
contracción. 
2. Extenso retículo sarcoplásmico. 
3. Grandes cantidades de enzimas 
glucolíticas (liberación rápida de 
energía) 
4. Menor irrigación (Met. Oxidativo 
menos importante) 
5. Menor número de mitocondrias. 
 Fibras lentas: para actividad muscular 
prolongada y continua, para soportar 
el cuerpo contra la gravedad y 
competiciones prolongadas como 
Maratón. 
Mecanismo de contraccióndelmusculo 
esquelético 
 Unidad motora: todas las fibras 
musculares inervadas por una sola 
fibra nerviosa motora. 
 Músculos pequeños que reaccionan 
rápidamente (LARINGEOS) poseen 
pocas fibras musculares. 
 Músculos grandes que no requieren 
un control muy fino (SOLEO) pueden 
poseer varios cientos de fibras 
musculares en una unidad motora. 
Contraccion muscular de diferente fuerza 
Contracción isométrica: cuando el músculo no 
se acorta durante la misma.
Contracción isotónica: cuando ocurre 
acortamiento y la tensión del músculo es 
constante. 
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 Sumación de fuerzas: combinación de 
las contracciones individuales para 
aumentar la intensidad de la 
contracción global. Puede ser: 
1. Aumentando el número de unidades 
motoras que se contraen 
simultáneamente (sumación de 
múltiples fibras) 
2. Aumentando la frecuencia de la 
contracción (sumación de frecuencia). 
 Al aumentar la frecuencia llega al 
punto que cada nueva contracción se 
produce antes de concluida la 
anterior, entonces la segunda se une 
parcialmente a la anterior de modo 
que la fuerza de contracción aumenta 
progresivamente al aumentar la 
frecuencia. 
 
 Fuerza máxima de contracción 
tetánica de un músculo que actúa con 
una longitud normal es en promedio:3 
a 4 Kg./cm2. 
 Si el cuádriceps tiene 100cm2, se 
puede aplicar al tendón rotuliano 
hasta 400kg de tensión. 
 Efecto escalera: cuando un músculo 
comienza a contraerse después de un 
largo periodo de reposo, su fuerza 
inicial de contracción puede ser hasta 
la mitad de lo que presentará 10 a 50 
contracciones más tarde. La fuerza 
de contracción aumenta hasta una 
meseta. 
 Tono del músculo esquelético: estado 
de semicontracción. Deriva de una 
baja frecuencia de impulsos nerviosos 
procedentes de la médula espinal. 
 Fatiga muscular: ocasionada por la 
contracción fuerte y prolongada. 
Aumenta en proporción directa al 
ritmo de disminución del glucógeno 
muscular. 
Remodelación del musculo para ajustarse su 
funcion 
 Se están remodelando 
constantemente. Se modifican sus 
diámetros, sus longitudes, sus fuerzas, 
sus aportes vasculares. Dura algunas 
semanas. 
 Hipertrofia muscular: aumento de la 
masa total del músculo. aumento del 
numero de filamentos de actina y 
miosina. 6 a 10 semanas. 
 Atrofia muscular: cuando un músculo 
permanece inactivo durante un largo 
periodo, la velocidad de destrucción 
de los filamentos es mucho mas rápida 
que la de reposición. 
 Hiperplasia: desdoblamiento lineal de 
fibras previamente hipertrofiadas, que 
se da en respuesta a un esfuerzo 
muscular extremo. Ocurre en pequeña 
proporción. 
 
Cuando alcanzan 
un nivel critico, 
las 
contracciones 
sucesivas son 
tan rápidas que 
literalmente se 
fusionan entre sí 
y la contracción 
parece ser 
totalmente 
uniforme y 
continua 
(TETANIZACIÓN)
.
A una frecuencia 
todavía mayor, 
la fuerza de 
contracción 
alcanza su 
máximo, de 
modo que un 
aumento mayor 
de la frecuencia 
ya no actúa 
sobre la fuerza 
de contracción.