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BIOMECÁNICA y FÍSICA APLICADA

Índice BIOMECÁNICA

MÚSCULO

TEMA 4. Biomecánica del músculo esquelético

• • • • • • • • • • •

Sistema muscular

MÚSCULO CARDIACO SISTEMA MUSCULAR

MÚSCULO LISO MÚSCULO ESQUELÉTICO (ESTRIADO o VOLUNTARIO)

Sistema muscular Estructura y organización del músculo Bases moleculares de la contracción muscular 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 músculotendón-hueso Diferenciación de las fibras musculares Remodelación muscular

Sistema muscular MÚSCULO ESQUELÉTICO

Tejido más abundante del cuerpo humano: 40-45% del peso corporal total 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

COMPOSICIÓN Y ESTRUCTURA

PROTECCIÓN DEL ESQUELETO (DISTRIBUYEN CARGAS) ABSORBEN IMPACTOS PERMITEN MOVILIDAD DE ARTICULACIONES PERMITEN MANTENER AL POSTURA CORPORAL Y EL EQUILIBRIO

Estructura y organización del músculo

Estructura y organización del músculo SARCOMERA

EL MODELO DE BANDAS TRANSVERSAS DEL MÚSULO ESTRIADO SE REPITE A LO LARGO DE LA FIBRA MUSCULAR

LA UNIDAD ESTRUCTURAL ES LA FIBRA MUSCULAR

MIOFIBRILLA

Fibra recubierta por endomisio, varias fibras por perimisio, y músculo por epimisio

MÚSCULO EPIMISIO PERIMISIO MIOFILAMENTOS

ESTÁ CONSTITUIDA POR MIOFIBRILLAS RECUBIERTAS DE MEMBRANA PLASMÁTICA →SARCOLEMA

Unidad básica de contracción FASCICULO GRUPO FIBRAS MUSCULARES

LAS MIOFIBRILLAS ESTÁ CONSTITUIDA POR VARIAS SARCÓMERAS

MIOSINA

LAS SARCÓMERAS CONTIENEN ACTINA, MIOSINA, TITINA Y NEBULINA ENDOMISIO

Parte contráctil

CAPILAR SARCOLEMA ACTINA


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 Cuando el impulso nervioso llega a la unión neuromuscular, ésta libera una 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 el Calcio que tiene almacenado Sarcómero son las bandas transversas que se repiten a lo largo de la fibra muscular. Es la unidad funcional del sistema contráctil del músculo.

BASES MOLECULARES DE LA CONTRACCIÓN MUSCULAR

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

La unidad musculo - tendinosa

EL MÚSCULO ES EL COMPONENTE CONTRÁCTIL EL TENDÓN → componente elás9co en serie

Tejidos conectivos son VISCOELÁSTICOS TENDONES representan un COMPONENTE ELÁSTICO a modo de muelle en serie con el componente contráctil

PERIMISIO, ENDOMISIO, EPIMISIO → componente elás9co en paralelo 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 uniforme 2) Final contracción elementos contráctiles vuelvan posición reposo 3) Prevenir sobreestiramiento pasivo elementos contráctiles 4) Los tejidos viscoelásticos ayudan a la disipación de energía con el tiempo MÚSCULO: UNIDAD MÚSCULO- TENDINOSA Componente ELASTICO

Disposición respecto al Componente CONTRACTIL (CC)

TENDONES (SEC)

SERIE

EPIMISIO PERIMISIO ENDOMISIO (PEC)

PARALELO

SARCOLEMA

PARALELO

MECÁNICA DE LA CONTRACCIÓN MUSCULAR


Mecánica de la contracción muscular ELECTROMIOGRAFÍA

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

Mecánica de la contracción muscular

CONTRACCIÓN

RESPUESTA MECÁNICA DE UN MÚSCULO A UN ESTÍMULO DE SU NERVIO MOTOR (de 10ms a más de 100ms)

ESTIMULACIÓN

TIEMPO DE LATENCIA TIEMPO DE CONTRACCIÓN TIEMPO DE RELAJACIÓN LOS TIEMPOS DE CONTRACCIÓN Y RELAJACIÓN SON VARIABLES

POTENCIAL DE ACCIÓN

DURA 1 ó 2ms, MENOS DE LO QUE SE REQUIERE PARA LA CONTRACCIÓN

SUMACIÓN

RESPUESTA MECÁNICA A ESTIMULOS SUCESIVOS SE AÑADEN A UNA RESPUESTA INICIAL

CONTRACCIÓN TETÁNICA

TÉNSIÓN MÁXIMA EN EL MÚSCULO, RESULTADO DE LA SUMACIÓN

Mecánica de la contracción muscular TIPOS DE CONTRACCIÓN MUSCULAR

• Fuerza ejercida por un músculo: TENSIÓN • Fuerza externa sobre el músculo: CARGA • Momento


Producción de fuerza en el músculo CURVA TENSIÓN - LONGITUD

PRODUCCIÓN DE FUERZA

FIBRA MUSCULAR INDIVIDUAL

Producción de fuerza en el músculo

Producción de fuerza en el músculo

CURVA TENSIÓN - LONGITUD

CURVA CARGA - VELOCIDAD

ELEMENTOS ELÁSTICOS

CARGA

EXCÉNTRICO

CONCÉNTRICO

ISOMÉTRICO

ELEMENTOS CONTRACTILES

VELOCIDAD


Producción de fuerza en el músculo

Efecto de la arquitectura del ME

CURVA CARGA - TIEMPO

LA SARCÓMERA ES EL COMPONENTE CONTRACTIL Más sarcómeras: en serie mayor longitud de la miofibrilla 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 PRODUCCIÓN FUERZA frecuencia estimulación mayor actividad enzimática metabolismo muscular EFICIENCIA CONTRACCIÓN elasticidad colágeno en los componentes elásticos en serie y 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

Mecánica del complejo músculo-tendón-hueso ORIENTACIÓN DE LAS FIBRAS

EFECTO DE LA FATIGA CAIDA DE TENSIÓN DEBIDA A LA ESTIMULACIÓN PROLONGADA DEL MÚSCULO

PARALELAS

VARIAS DIRECCIONES

CRUZADAS

TENSIÓN ISOMÉTRICA ESTIMULOS CONTRACCIÓN Y RELAJACIÓN DEPENDE DE ATP: OXÍGENO + NUTRIENTES LA FRECUENCIA HA DE SER BAJA PARA QUE DE TIEMPO A LA RECUPERACIÓN

Mecánica del complejo músculo-tendón-hueso VELOCIDAD

Mecánica del complejo músculo-tendón-hueso

FUERZA Ensamblaje Movimiento Humano SISTEMAS PALANCA MÚSCULO – HUESO

CRUZADAS: MENOR POTENCIA, PERO MÁS FUERZA


Mecánica del complejo músculo-tendón-hueso

UNIÓN FIBRA MUSCULAR-TENDÓN INCLINACIÓN MEDIA 4,3º

MÚSCULO ATRÓFICO

FIBRAS MUSCULARES Aumenta a 9,1º ½ Resistencia Rompe antes

Diferenciación de las fibras musculares

Diferenciación de las fibras musculares

PROPIEDADES DE LAS FIBRAS MUSCULARES ESQUELÉTICAS

CONTRACCIÓN MUSCULAR

TIPO I (LO) LENTAS OXIDATIVAS

TIPO IIa (ROG) RÁPIDAS OXIDATIVAS GLUCOLÍTICAS

TIPO IIb (RG) RÁPIDAS GLUCOLÍTICAS

COLOR MUSCULAR

Rojo

Rojo

Blanco

VELOCIDAD DE CONTRACCIÓN

Lenta

Rápida

Rápida

FUENTE PRINCIPAL DE ATP

Fosforilación Oxidativa

Fosforilación Oxidativa

Glucólisis Anaerobica

VELOCIDAD DE FATIGA

Lenta

Intermedia

Rápida

Los distintos tipos de fibras se activan secuencialmente TIPO I

TIPO IIa

TIPO IIb


Diferenciación de las fibras musculares CONTRACCIÓN MUSCULAR

EL NERVIO QUE INERVA A LA FIBRA MUSCULAR DETERMINA SU TIPO. LA COMPOSICIÓN DE LAS FIBRAS DE UN MÚSCULO DETERMINADO DEPENDE DE SU FUNCIÓN.

REMODELACIÓN MUSCULAR

EL TIPO DE FIBRA MUSCULAR SE DETERMINA GENÉTICAMENTE POBLACIÓN MEDIA: 50-55 % TIPO I 30- 35% TIPO IIA 15% TIPO IIB

Remodelación muscular

ATROFIA como respuesta al desuso e inmovilización

Remodelación muscular EFECTO DE LA INMOVILIZACIÓN E INACTIVIDAD

1.- ATROFIA MUSCULAR: TAMAÑO Y CAPACIDAD AERÓBICA FIBRAS MUSCULARES 2.- ATROFIAN PRINCIPALMENTE LAS FIBRAS TIPO I

HIPERTROFIA si es sometido a un uso mayor del habitual.

3.- RECUPERACIÓN LENTA DE LA FUERZA TENSIL 4.- CAPILARIZÁCIÓN MAS LENTA


Remodelación muscular

Remodelación muscular

EFECTO DEL ENTRENAMIENTO FÍSICO

EFECTO DEL ENTRENAMIENTO FÍSICO

AUMENTA EL ÁREA DE SECCIÓN TRANSVERSAL DE TODAS LAS FIBRAS MUSCULARES

EJERCICIOS ESPECÍFICOS para ESTIRAR EL COMPLEJO MÚSCULO-TENDÓN.

AUMENTO EN EL TAMAÑO Y FUERZA DEL MÚSCULO

FLEXIBILIDAD MUSCULAR MANTIENE Y AMPLITUD MOVIMIENTO ARTICULAR ELASTICIDAD Y LONGITUD UNIDAD MÚSCULO – TENDÓN PERMITE QUE LA UNIDAD MÚSCULO-TENDINOSA ALMACENE MÁS ENERGIA EN SUS COMPONENTES VISCOLÁSTICOS Y CONTRÁCTILES

Biomecanica dle musculo esqueletico  

Musculo, esqueleto, estriado

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