5.Mecánica de la contracción muscular

El músculo esquelético está formado por fibras de distintas características que dependen de :•Abundancia de mitocondrias•Abundancia de mioglobina•Desarrollo del retículo sarcoplásmico•Consecuencias metabólicas de lo anterior: aeróbicas o anaeróbicas.

Y de acuerdo con ello se clasifican en

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 bundante

Vascularizacióncapilar

Abundante Abundante Escasa

Mioglobina Alta Alta Baja

Glucógeno Bajo Medio Alto

Diámetro fibra Pequeño Intermedio Grande

Actividad principal

Mentenimiento Postura

Contracciones medias

Contracciones intensas

Fatiga Lenta Intermedia rápida

Ejercicio resistencia 1500 m 100 m

Diferencias molecularesLa característica molecular más importante

desde el punto de vista de la rapidez o lentitud de una fibra es el tipo de miosinas (cabeza) que tiene y la velocidad a la que la ATPasa de la miosina hidroliza el ATP

De qué depende la adaptación a un tipo de ejercicio?De la proporción de fibras que tengan sus músculos. La mayoría de los individuos tiene un 45% de lentas

frente a un 55% de rápidas. Los deportistas rápidos (velocistas, saltadores etc...)

pueden llegar a tener un 70% de fibras rápidas, en tanto que los individuos que practican deportes de resistencia pueden tener un 80% de lentas.

De la composición de fibras: misma proporción en el miembro superior y el inferior; además hay músculos, como el sóleo, que están formados casi exclusivamente por fibras lentas.

De la edad: el envejecimiento aumenta la proporción de fibras lentas.

Características funcionalesEl tipo de fibras viene condicionado genéticamente. Sin embargo, el entrenamiento puede modificar esta distribución. En general es más fácil obtener una distribución alta en fibras lentas que en rápidas.

La determinación del tipo de fibras predominante en un individuo se hace mediante biopsia muscular .

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

ACCIÓN MUSCULAR: TIPOSISOTÓNICA

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

ESTÁTICA : el músculo genera fuerza, pero su longitud permanece estática. También se llama isométrica.

Ej: cuando sostenemos un peso. En este caso la miosina y la actina se unen, pero no hay movimiento.

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.

TETÁNICA

Fuerza y trabajo, medidaFuerza: Se denomina fuerza a cualquier acción o

influencia capaz de modificar el estado de movimiento o de reposo de un cuerpo, es decir, de imprimirle una aceleración modificando su velocidad Masa x gravedadNewton (N): fuerza necesaria para proporcionar

una aceleración de 1 m/s2 a una masa de 1 kgKilopondio (kg-fuerza): fuerza que ejerce la

Tierra sobre una masa de 1 kg = Masa (1kg) X g (9,8 m/s2) Equivalencia en la Tierra: 1 Kp = 9,8 N.

Energía y trabajoEnergía: : capacidad para realizar un trabajo. =F x D

Joule (julio, J) Se define como el trabajo realizado por la fuerza de 1 newton en un desplazamiento de 1 metro= N x metro

Kg-fuerza-metro (kpm) = 9,8 J.s-1.0,24 J= 1 Caloria Es la cantidad de energía necesaria

para elevar la temperatura de un gramo de agua de 14,5 a 15,5 Grado Celsius a nivel del mar.

1 caloría = 4,184 J (Kcaloría ó Caloría = 1000 calorías)

Potencia Cantidad de trabajo por unidad de T =

Energía /tVatio (W) : 1 J /s = 0,24 calorías/segundo

Fuerza muscularTERMINOLOGÍAFuerza muscular: es la fuerza máxima en Kg (en realidad

kilopondios = 9,8 N) que un grupo muscular puede generar. 1RM: 1 repetición máxima. Estática: estática máxima Dinámica: dinámica máxima Explosiva: aceleración de una masa en un t breve

Trabajo: fuerza x distancia Potencia: Fuerza x distancia /t (W). Si dos individuos

levantan el mismo peso pero uno lo hace en la mitad de tiempo que otro, el primero tiene el doble de potencia que el segundo. Este parámetro es muy importante en rendimiento deportivo. La velocidad cambia poco con el entrenamiento.

Resistencia muscular (fuerza resistencia): capacidad para repetir acciones musculares, o para mantener una acción estática. Cambia con el entrenamiento.

Elasticidad: Capacidad de recuperar la forma original de un cuerpo cuando ha sido sometido a una deformación

Generación de fuerzaEl músculo esquelético humano

independientemente del sexo genera una fuerza de 16 a 30 N / cm2 de sección.La fuerza generada por hombres y mujeres por

cm2 de sección muscular es la misma.Las diferencias sexuales se deben a que los

hombres tienen más masa muscular : factores hormonales.

Generación de fuerzaDepende de :Número de unidades motoras activadasTipo de unidades motoras activadasTamaño del músculoLongitud del músculo al iniciar el movimiento:

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

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

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

Relación longitud/tensión

Medida de la fuerza muscularHistoria:

USA 1840: levantadores de pesasMétodos

Isométricos Tensiometría Dinamometría

Isotónicos: resistencia constante Repetición Análisis por metodos computadorizados

Isocinéticos: movimientos (bicicleta) en los cuales el usuario fija una velocidad y la máquina ajusta la carga (resistencia) necesaria para mantener esa velocidad

Métodos computadorizadosPlataformasCicloergómetrosDinamométros isocinéticos

Medida de la fuerzaTensiometria: cables.

Contracción isométrica de grupos musculares.Variación de los ángulos de tensión para

analizar distintos músculosDinamometría: medida fuerza manos,

espalda, piernas.

Medida de la fuerza1-RM

1-RM (una repetición máxima): se hace el ejercicio, por ejemplo levantar pesas con peso creciente (1 -5 kg), hasta el máximo. Tiempo de descanso 1-5 min.Peligros: En estos casos se hace prueba

submáximaNiñosCardiópatasHipertensos

CálculoFormula submáxima: en general el valor para

7-10 RM es del 68% de 1-RM en personas no entrenadas y del 79% en entrenadas.

No entrenado: 1RM (Kg)=1,554 x 7-10RM (kg)-5,181

Entrenado 1RM (Kg)=1,172 x 7-10RM (kg)+7,704

Ejemplo: una persona entrenada que evanta 10 veces 70 kgs, tendrá una fuerza (1-RM) de :1,172 x 70 +7,704 = 89,7 kg.

Fuerza muscular relativa¿quién tiene más fuerza un hombre de 95 kg

que levanta 114 kg o una mujer de 60 que levanta 70.

Respuesta:Fuerza absoluta : hombre, pues elvanta 44 kg

(62%) más que la mujerFuerza relativa: hombre

Hombre = 114/95= 1,2 kg/kg peso c. Mujer = 70/60 = 1,17 Diferencia 2,5%

Calculos trabajo W= F X D

F= resistancia

D= pedaleos *6

W= F*D (desplazamiento verical)= F.sen*distancia= F.sen *Velocidad*.tiempo

W= F*D (desplazamiento vertical)

Cambios con la edadDisminución progresiva de masa musculo

esquelético y de fuerza (“sarcopenia”)Hombres perdida más rápida de los 40 a los 60

añosMujeres a partir de los 60Se pierden más las fibras rápidas de tipo II

Aumento de la grasa

Cambios con la edadDisminución de la síntesis de proteínas

Factores hormonales Disminución testosterona y disminución de la

sensibilidad del músculo a esta hormona Disminución GH, disminución IGF1 ¿tratamiento sustitutivo?

Inervación muscular: unidad motoraNervio motor

↓

Motoneurona α (milínica)

↓

Unidad motora

Unión neuro-muscular (placa motora, unión mioneural)

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

ACOPLAMIENTO EXCITACIÓN-

CONTRACCIÓN : Placa motora.

2. La AC liberada se une a receptores (receptores nicotínicos) en la membrana postsináptica (membrana de la célula muscular). Este receptor es un canal de cationes (Na+, K++) que se abre por la AC produciéndose la despolarización local de la membrana. Como el paso (conductancia) de Na+ es mucho mayor que el de K+, la placa motora se despolariza (potencial de placa morora o EPP “en plata potential”)

ACOPLAMIENTO EXCITACIÓN-

CONTRACCIÓN : Placa motora.

3. La despolarización local de la membrana (abre nuevos canales dependientes de voltaje, propagándose el potencial de acción por toda la membrana, incluyendo los túbulos T

ACOPLAMIENTO EXCITACIÓN-

CONTRACCIÓN : Placa motora.

ACOPLAMIENTO EXCITACIÓN-CONTRACCIÓN : Placa motora.

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

ACOPLAMIENTO EXCITACIÓN-CONTRACCIÓN : Placa motora.

5. La acetilcolina es degradada en la hendidura sináptica por la acción de la acetilcolina esterasa

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