Fisiología molecular T9: fisiología del músculo esquelético

¿Cuáles son las funciones del sistema muscular?

• Movimiento del cuerpo (locomoción) → tanto para moverse como para quedarse quieto

• Mantenimiento de la postura

• Respiración: diafragma y contracciones intercostales

• Comunicación: verbal y facial

• Contracciones de órganos y de vasos:

  • Peristalsis del tracto intestinal

  • Vasoconstricción de los vasos sanguíneos y otras estructuras

• Pulsaciones del corazón

• Producción de calor corporal: termogénesis

¿Cuál es un mecanismo que es controlado normalmente por el sistema nervioso autonómico pero que el somático puede intervenir?

La respiración

Normalmente automático, pero podemos decidir cuando respirar

¿Cómo es la respiración?

• Inhalación: el diafragma se contrae y se mueve hacia abajo

• Exhalación: el diafragma se relaja y se mueve hacia arriba

Verdadero o falso: la lengua es uno de los pocos órganos del cuerpo que está formada por todo músculos y trabaja independientemente del esqueleto

Verdadero

¿De cuántos músculos está formada la lengua?

De 8.

Verdadero o falso: cuando se habla, se mueven pocos músculos

Falso, se usan hasta 70 músculos para hablar.

Verdadero o falso: no se puede comer boca abajo.

Falso, sí que se puede gracias a la peristalsis.

¿Cómo funciona la peristalsis?

1. Los músculos lisos del tubo digestivo se contraen, lo que impulsa una bola de comida (bolus) adelante. y evita que vuelva para atrás.

2. Los músculos lisos se relajan en la parte de delante para favorecer el paso del bolus.

¿Cómo funciona la contracción y la dilatación de las pupilas?

• Contracción: músculos circulares que cuando se contraen cierran un agujero → sphincter pupillae conttracts

• Dilatación: contracción de músculos radiales → dilator pupillae contracts

Verdadero o falso: las pupilas para todos los animales son iguales.

Falso, cada animal adapta sus pupilas a sus necesidades.

¿Cómo cambia la pupila en presas vs depedadores?

• Presas: pupilas alargadas pero horizontales, tienen también los ojos en los lados para poder ver la periferia y evitar a a depredadores.

• Depredadores: pupila vertical porque ha de tener visión focal para poder centrarse en la presa.

Los gatos pueden cambiar el área de su pupila por un factor de —, mientras que los humanos solo por un factor de —.

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Los gatos tienen una visión nocturna muy pronunciada, ¿tendrán más bastones o más conos?

Tendrán más bastones (detectan luz) que conos (detectan colores).

¿Qué propiedades tiene el músculo?

• Excitabilidad: capacidad de un músculo de responder a un estímulo.

• Contractibilidad: habilidad de un músculo en encoger y generar fuerza.

• Extensibilidad: el músculo puede extenderse sin ser dañado.

• Elasticidad: el músculo puede extenderse y volver a su forma original.

¿Qué tipos de músculos pueden haber?

• Músculo esquelético: con rallas y tubos definidos

• Músculo liso: no tiene rallas

• Músculo cardíaco: mezcla de los dos

Características del músculo esquelético:

Es el músculo que une dos huesos, cuando se contrae un músculo se moverá, moviendo también el otro hueso. El hueso se mueve respecto al otro.

• Adherido a los huesos

• Es el 40% del peso corporal (dependiendo si eres flaco u obeso)

• Responsable de la locomoción, de las expresiones faciales, de la postura, de los movimientos respiratorios, y otros tipos de movimiento corporal

• Voluntario: controlado por neuronas motoras somáticas

Características del músculo liso:

• En las paredes de órganos huecos, vasos sanguíneos, ojos, glándulas, útero, piel

• algunas funciones: impulsar orina, mezclar comida en el tracto digestivo, dilatación/constricción de las pupilas, regulación del flujo de sangre

• Involuntario: controlado por los sistemas nerviosos autonómicos y endocrinos

Características del músculo cardíaco:

• Permite que el corazón lata

• Autorítmico

• Involuntario: controlado por los sistemas nerviosos autonómicos y endocrinos

• ¿Qué conecta el músculo con el hueso?

• ¿Qué conecta un hueso con otro hueso?

• Tendón

• Ligamento → mantiene la estabilidad de los huesos

Los tendones y los ligamentos están hechos de…

Colágeno

Si hay un esguince, el — se ha dañado

Ligamento

Normalmente, el nombre de los músculos viene dado de su…

• Función

• Forma

• De lo que une

• De cuantas cabezas tiene

• De su localización

¿Cuándo ocurre la contracción isotónica? ¿Y la contracción isométrica?

• Isotónica: cuando el músculo cambia de longitud, produciendo movimiento de las extremidades.

• Isométrica: no cambia la longitud del músculo, no hay movimiento de las extremidades.

¿De qué está formado el músculo esquelético?

De fibras, tejido conectivo, vasos sanguíneos y nervios.

Está formado por “tubos de células”

¿Por qué hay estrías en el músculo esquelético?

Por los sarcómeros: permiten la contracción del músculo

El músculo esquelético se ha desarrollado a partir de…

Mioblastos → se originan de la fusión de los mioblastos (células madre musculares) → tendrán muchos núcleos

¿Cuál es la estructura del músculo esquelético?

• El músculo está formado por fascículos.

• Cada fascículo está formado por diferentes fibras musculares.

• Cada fibra muscular se ha formado a partir de la fusión de mioplasmas.

• Las fibras musculares estarán rodeadas de capilares y de neuronas motoras.

• Las fibras musculares están formadas de miofibrilas, que es la estructura e la proteína que realmente se contrae.

Características de las neuronas motoras:

• Estimulan a las fibras musculares para que se contraigan

• Los axones de las neuronas se ramifican de modo que cada fibra muscular queda inervada

• Forman una unión neuromuscular

Características de los lechos capilares:

• Rodean las fibras musculares

• Los músculos requieren grandes cantidades de energía

• Red extensiva vascular para repartir oxígeno y nutrientes. También se lleva los residuos (waste) producidos por las fibras musculares

¿Qué significa “sarco”?

Significa “carne”.

¿Cuál es la unidad funcional de las miofibrilas?

Los sarcómeros.

¿Cuáles son los tres componentes de una fibra muscular?

• Sarcolema: membrana celular

• Sarcoplasma: citoplasma de la fibra

• Miofibrilas: formada por muchos miofilamentos
  2 tipos de miofilamentos:

  • Filamentos de actina: finos

  • Filamentos de miosina: gruesos

Cuando la miofibrila se acorta, el músculo se contrae.

¿Qué es el retículo sarcoplasmático?

Envuelve a las miofibrilas. Contiene el calcio, cuando el músculo se ha de contraer, lo libera para que las miofibrilas se contraigan.

¿Qué son los túbulos-T?

• El retículo sarcoplasmático tiene invaginaciones que penetran las fibras musculares → túbulos-T

• Permiten que la despolarización de la membrana se transmita y active el retículo sarcoplasmático. Este liberará Ca2+ para que las fibras musculares se contraigan.

¿Cómo funciona la contracción?

La miosina acerca los filamentos de actina de ambos lados provocando la contracción mediante gasto de ATP.

1. Se une

2. Tira

3. Se separa → gasto de ATP

4. Se estira

Se repite el ciclo

¿Cómo son las moléculas de miosina? ¿Y los filamentos de miosina?

• Moléculas de miosina: tienen forma de palo de golf

  • 2 moléculas se unen juntas para formar una “varilla” con dos cabezas que se extienden lateralmente

• Filamentos de miosina: formados por moléculas de miosina elongadas (aprox 300)

¿Qué características tienen las cabezas de miosina?

• Pueden unirse a los sitios activos de las moléculas de actina.

• Están unidas a la varilla por una región de bisagra que se dobla durante la contracción.

• Tienen actividad ATPasa: descomponen el trifosfato de adenosina (ATP), liberando energía. Parte de esta energía se utiliza para doblar la región de bisagra durante la contracción.

¿Qué es el rigor mortis?

• Se necesita ATP para separar la actina de la miosina. Si no hay energía (cuando estás muerto), el músculo se queda contraído.

• Al cabo de un tiempo, el rigor mortis desaparece porque los músculos se empiezan a degradar. Dependiendo del grado de rigor mortis, se puede determinar la hora de muerte.

La carne que comemos también padece de rigor mortis, la carne queda más dura (gusta menos). ¿Qué hace la industria para que esto no pase?

Hace técnicas (como el electroshock) para que la carne no quede rígida.

¿De qué está compuesta un miofilamento de actina?

1. Actina fibrosa (F-actina): Forma una doble hélice. Cada monómero de actina tiene un sitio de unión para la miosina.

2. Tropomiosina: Se enrolla a lo largo del surco de la doble hélice de F-actina.

3. Troponina: Tiene tres subunidades:

   • Tn-A: Se une a la actina.

   • Tn-T: Se une a la tropomiosina.

   • Tn-C: Se une a los iones de calcio.

¿Por qué solo ocurre la contracción cuando hay Ca2+?

• Cuando no hay Ca2+, la Tropomiosina bloquea la unión de la miosina y de la actina, por lo que no podrá haber contracción.

• En cambio, cuando hay Ca2+, este se une a la troponina y la estira, liberando los sitios de unión de la miosina permitiendo que la actina se una.

¿Qué pasos sigue la sinapsis muscular?

1. Potencial de acción

2. Entrada de Ca2+ a través de la membrana presináptica

3. Liberación de acetilcolina al espacio sináptico

4. Unión de acetilcolina a los canales de Na+ de la membrana post sináptica → se abren

5. Entrada de Na+ → despolarización de la membrana post sináptica

6. Potencial de acción post sináptico que se propaga a lo largo de la membrana de la fibra muscular

7. Hidrólisis de la acetilcolina → cierre de los canales de Na+

8. Recaptura de la colina liberada en la hidrólisis

¿Qué ocurre cuando se libera acetilcolina?

1. La acetilcolina provoca un EPPS mediante la abertura de los canales de sodio.

2. Este potencial se transmite por los túbulos T y desencadena la liberación de Ca2+ del retículo sarcoplasmático.

3. Esto lleva a la contracción de la fibra.

4. Reuptake del Ca2+ → la fibra se relaja

• ¿Cuál es la función del receptor Dihidropiridina (DHP)?

• ¿Cuál es la función del receptor Rianodina (RyR)?

• El receptor Dihidropiridina (DHP) actúa como sensor de voltaje, se encuentra el el túbulo T

• El receptor Rianodina (RyR) regula la liberación de Ca2+, se encuentra en el retículo sarcoplasmático

Estos dos receptores están en contacto, cuando DHP detecta un cambio de voltaje, activa RyR

Verdadero o falso: Una sola neurona controla múltiples fibras

Verdadero, es un circuito divergente

¿Qué significa que una unidad motora sea 5?

Que 1 neurona controla 5 fibras

¿De qué depende el número de fibras que controle la neurona?

De la precisión con la que quieras mover el músculo

• Mucha precisión → bajas unidades motoras (ej: dedos)

• Poca precisión → altas unidades motoras (ej: biceps)

¿Qué músculo necesita mucha precisión?

Los ojos → unidad motora 1:1

Di las siguientes unidades motoras:

• Músculos de la espalda

• Músculos de los dedos

• Músculos de los ojos

• Músculos de la espalda → 1:100

• Músculos de los dedos → 1:10

• Músculos de los ojos → 1:1

Cada fibra muscular recibe información de — neurona/s motora/s, mientras que una neurona motora puede controlar — fibra/s.

1. una

2. varias

Verdadero o falso: cuando hacemos ejercicio el número de fibras aumenta

Falso, el número de fibras no aumento, pero el número de miofibrilas sí → por eso el volumen del músculo aumenta y necesitas más proteínas

Cuantas más neuronas motoras son activadas, se ejercerá más —.

Fuerza

¿De dónde saca el ATP la célula muscular?

El músculo tiene una pequeña reserva de ATP que al cabo de 6 segundos se acaba. Se puede regenerar de tres maneras:

• Fosforilación directa del ADP por creatina fosfato:

  • La creatina es una molécula del músculo que se puede fosforilar.

  • Se puede regenerar el ADP → ATP con los fosfatos de la creatina (es un reservorio de fosfatos).

  • Da energía para contraer el músculo por 15 segundos más.

• Glucólisis anaeróbica → gasto de glucosa, más rápido pero menos eficiente

  • Esfuerzos rápidos y cortos

  • Da energía para 60 segundos

• Respiración aeróbica → gasto de glucosa, menos rápido pero más eficiente

  • Esfuerzos más largos y sostenidos

¿Qué ocurre con el lactato generado en la glucólisis anaeróbica?

• El músculo, en vez de oxidarlo del todo para obtener más energía, lo saca fuera de la célula para ir más rápido.

• El lactato se queda en la sangre. El hígado lo coge y lo vuelve a pasar a glucosa (ciclo de Cori).

¿Cómo se pueden clasificar los tipos de fibra muscular?

Se pueden clasificar según dos criterios:

• Que tan rápido se contraen → que tan rápido hidrolizan el ATP

• Como regeneran el ATP

¿Cómo pueden ser las fibras musculares?

• Lentas y aeróbicas → slow oxidative

• Rápidas y anaeróbicas → fast glycolitic

• Intermedia → fast oxidative

La mayoría de músculos esqueléticos en el cuerpo humano contienen los tres tipos. Dependiendo del tipo de ejercicio que haga la persona, se puede tener más de un tipo que de otro.

¿Qué características tienen las fibras lentas y aeróbicas?

• Tienen muchas mitocondrias

• Tienen más capilares para tener mayor suministro de O2

• Tienen mioglobinas: llevan el O2 al músculo, junto a las hemoglobinas, son las responsables del color rojo oscuro

¿Qué características tienen las fibras rápidas y anaeróbicas?

• Diámetro de fibra grande

• Poseen grandes volúmenes de glicógeno

• No necesitan un alto número de mitocondrias, ni de capilares ni de mioglobinas, por lo que su coloración será blanca

• Baja resistencia a la fatiga

• Pueden producir contracciones fuertes y rápidas por un corto periodo de tiempo

Verdadero o falso: Fuerza y resistencia suelen ser contrarias

Verdadero

¿Qué es la hipertrofia muscular? (muscle building)

Es el aumento del tamaño de las fibras, lo que conlleva un aumento del tamaño y volumen del músculo completo. No se crean nuevas fibras, sino que las existentes se agrandan.

Dos maneras:

• Hipertrofia Sarcoplasmática: incrementación del almacén de glucógeno → tamaño

• Hipertrofia Miofibrilar: incrementar el tamaño de la miofibrila → fuerza

¿De qué dos maneras se puede causar la fatiga muscular?

• Se acaban las fuentes de energía → ATP, creatina fosfato y glucógeno

• Se acumulan sustancias que hacen que el músculo no funcionen bien → ej: lactato

¿Qué es la fatiga psicológica?

El cuerpo podría seguir funcionando pero psicológicamente te convences de que no puedes → teoría: manera que tiene el cuerpo para que pares y así evitar hacerte daño