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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.
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)
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.
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
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?
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