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23-04-2012
TIPOS DE TEJIDO MUSCULAR
Biomecánica del Tejido Muscular
•Composición y estructura
•Comportamiento biomecánico
•Comportamiento bajo carga
Contracción muscular
Análisis curva tensión/deformación en el tejido muscular
Cadenas abiertas y cerradas.
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E
J
I
D
O
M
U
S
C
U
L
A
R
Músculo Liso: En órganos internos y paredes de los vasos sanguíneos.
Responde exclusivamente al control autonómico. Miocitos
uninucleados, fusiformes y no estriados.
Músculo Cardiaco: Es estriado, uninucleado y está comandado por el
sistema autonómico. Su batería enzimática le proporciona una fuerte
resistencia a la fatiga muscular.
Músculo Esquelético o Estriado: Formado por miocitos estriados,
polinucleados. Bajo control neural autonómico y voluntario.
Sonia A. Sepúlveda Martin
BIOMECÁNICA I- 2012
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Sarcómera  unidad funcional del sistema contráctil en el músculo.
Actina; formada por troponina y tropomiosina, que regulan la formación y
Los miofilamentos delgados (actina), gruesos (miosina), elásticos (titina)
e inelásticos (nebulina)  miofibrillas.
La actina y la miosina son la parte contráctil de las miofibrillas  unidad
básica de la contracción.
Las miofibrillas paralelas y en disposición longitudinal, envueltos por el
sarcolema  fibra muscular (miocito)  unidad estructural del músculo.
Varios miocitos  fascículo muscular.
Varios fascículos  músculo.
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TEJIDO CONECTIVO
En el músculo se organiza en tres niveles:
destrucción de puentes entre la actina y la miosina durante la contracción.
Endomisio; rodea la fibra muscular.
Perimisio; envuelve un fascículo.
Epimisio; rodea al conjunto de fascículos musculares.
El músculo se inserta en el hueso por el tendón.
Los tendones no poseen propiedades contráctiles
Miosina; compuesta de moléculas individuales (bastoncillo) con una “cabeza”
globular proyectada desde un largo mango o “cola”.
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activas, su función es proporcionar el componente
elástico y transmitir las fuerzas.
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TEORÍA DE LA CONTRACCIÓN MUSCULAR
El movimiento de los puentes cruzados produce el deslizamiento de los
filamentos de actina hacia el centro de la sarcómera.
Miosina  bandas A (fuertemente anisotrópicas).
Una fibra muscular se contrae cuando todas las sárcomeras se acortan
Los filamentos finos están unidos en cada extremo de la sarcómera a una
simultáneamente según un modelo todo o nada (contracción).
estructura conocida como la línea Z.
El acortamiento se refleja en la sarcómera tanto con una disminución en la
banda I como con una disminución en la zona H a medida que las líneas Z se
acercan entre sí; la anchura de la banda A permanece constante.
Acortamiento de la sarcómera; resulta del movimiento relativo de los filamentos
de actina y miosina (mantienen longitud original).
La fuerza de contracción se desarrolla en la región de superposición entre la
actina y la miosina (banda A).
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CARACTERISTICAS FUNCIONALES DEL MÚSCULO
La contracción muscular se inicia cuando el Ca se pone a disposición de los
elementos contráctiles y cesa cuando es retirado.
Los mecanismos que regulan la disponibilidad de estos iones están asociados a
1.- Excitabilidad: Habilidad para responder a un estímulo. Sólo el tejido nervioso
procesos eléctricos que tienen lugar en la membrana muscular (sarcolema).
es más sensible que el músculo esquelético.
2.- Contractilidad: Propiedad del músculo de generar
tensión y acortarse frente a un estímulo.
Algunos músculos pueden acortarse hasta un 50- 70%
de su longitud de reposo (promedio 57%).
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CARACTERISTICAS FUNCIONALES DEL MÚSCULO
FUNCIÓN MUSCULAR
•
3.- Extensibilidad: Capacidad del músculo de alargarse a partir de su posición
de reposo. El músculo esquelético por sí sólo no puede producir la elongación,
movimiento.
•
se necesita otro músculo o una fuerza externa.
4.- Elasticidad: Capacidad del tejido para retornar a su longitud de reposo
Estabilización articular; por tensión muscular y acción de los tendones que
cruzan la articulación (hombro- rodilla).
después de una contracción. Propiedad determinada principalmente por el
•
Otras funciones:
-
Soportan y protegen órganos y tejidos internos.
Contribuye al control de las presiones al interior de las cavidades.
El músculo esquelético contribuye a mantener la temperatura corporal.
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Mantiene postura y posiciones; posición de la cabeza y permite mantener el
peso corporal balanceado sobre los pies.
•
componente conectivo.
Producción de movimiento; la acción muscular transmite tensión al hueso 
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TIPOS DE MÚSCULOS
COMPORTAMIENTO BIOMECÁNICO
Los tendones y los tejidos conectivos dentro y alrededor del vientre muscular
son estructuras viscoelásticas
El comportamiento mecánico del músculo se puede describir mediante un
modelo básico que involucra los elementos elásticos en serie, paralelo y el
elemento contráctil.
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Hill, mostró que los tendones representan un componente elástico a modo de
muelle localizado en serie con el componente contráctil representado por la
La distensibilidad y elasticidad de los componentes elásticos:
actina y miosina; y el endomisio, epimisio, perimisio y sarcolema representan
un segundo componente elástico localizado en paralelo con el componente
- Mantienen al músculo en buena disposición para la contracción.
contráctil.
- Aseguran que los elementos contráctiles vuelvan a sus posiciones
de reposo cuando cesa la contracción.
- Previenen el sobre estiramiento pasivo.
- La propiedad viscosa de los componentes elásticos permite
absorver la energía proporcional a la tasa de aplicación de fuerza.
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FACTORES QUE DETERMINAN LA TENSIÓN MUSCULAR
1. Número de unidades motoras activas: La tensión
es directamente proporcional al numero de UM
activas.
2. Frecuencia de estimulo: A mayor frecuencia de
descarga de la alfa motoneurona mayor grado de
tensión muscular.
3. Músculos penados: Altamente eficientes en la generación de tensión, la
disposición espacial de sus fibras permite un contenido mayor de fibras por
unidad de área, en comparación con uno fusiforme.
Un músculo penado de igual área que uno fusiforme produce mayor tensión.
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4. Área de sección transversal: La tensión del músculo es
proporcional a su área de sección transversal.
Al aumentar el ángulo de penación es más pequeña la
cantidad de fuerza transmitida al tendón.
5. Relación longitud tensión: La tensión que es capaz de realizar una fibra
muscular depende de la longitud que este presente al momento de generar la
tensión. Cada músculo presenta una longitud específica para alcanzar la
Ej. Gastrocnemio medial  sobre la articulación del tobillo
máxima tensión.
está en desventaja cuando la rodilla está en posición de
90°, el ángulo de penación de 60° permite sólo la mitad
de la fuerza aplicada al tendón.
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CONTRACCIÓN MUSCULAR
FUNCIÓN MECÁNICA DE LOS COMPONENTES DEL MÚSCULO
ESTRIADO
La curva fuerza velocidad describe la relación entre la tensión que genera un
músculo y la velocidad de contracción muscular.
COMPONENTE
Movimiento
CONTRÁCTIL
Fuerza
(Energía mecánica)
Presión
COMPONENTE
Transmitir fuerzas
CONJUNTIVO
Favorecer el deslizamiento
Permite describir tres tipos de contracciones musculares
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CONTRACCIÓN ISOMÉTRICA
TIPOS DE CONTRACCIÓN MUSCULAR
ESTÁTICAS
Isométricas
No existe variación
en la longitud
muscular externa
DINÁMICAS
Anisométricas
o Isotónicas
Variación de la
longitud muscular
•
Velocidad de contracción es cero.
•
No existe variación de la longitud muscular durante su ejecución.
•
No se realiza movimiento ni se desarrolla trabajo mecánico, sí se realiza
trabajo muscular (trabajo fisiológico): existe gasto de energía y principalmente
se disipa en forma de calor.
•
La tensión generada por el músculo es igual a la resistencia impuesta.
•
Las contracciones isométricas producen mayor tensión que las contracciones
concéntricas.
CONCÉNTRICAS
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EXCÉNTRICAS
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CONTRACCIÓN ANISOMÉTRICA EXCÉNTRICA
CONTRACCIÓN ANISOMÉTRICA CONCÉNTRICA
•
Se describe una velocidad de contracción en sentido del alargamiento del
músculo, el trabajo es negativo y la resistencia es mayor a la tensión-
•
torque generada por el músculo.
Existe una velocidad de contracción, la cual se describe en
sentido del acortamiento del músculo, se produce un
•
Fuerza externa mayor a fuerza interna generada.
trabajo positivo.
•
Este tipo de contracción es la que genera más altos niveles de tensión-
•
La resistencia es menor a la tensión o torque generado.
•
Fuerza interna mayor a fuerza externa.
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torque.
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COMPORTAMIENTO ELÁSTICO MUSCULAR
Efectos de la velocidad sobre la elongación:
Debido a su comportamiento viscoelástico el
músculo presta mayor o menor rigidez (stiffness)
de acuerdo a la velocidad de elongación.
Efectos de la temperatura sobre la
En la unidad músculo tendinosa, el comportamiento elástico está determinado
elongación: La temperatura del músculo
principalmente por los componentes conectivos y elementos contráctiles.
determina su capacidad de elongación. Un
La interacción de estos elementos con la deformación determina la curva
aumento de la temperatura aumenta la
longitud- tensión elástica del músculo.
elasticidad y disminuye el stiffness.
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Efectos de la edad en la elongación
Con el transcurso de los años el colágeno aumenta su rigidez por
formación de puentes cruzados entre las cadenas de colágeno, lo que conlleva a
una disminución progresiva de la flexibilidad muscular y articular.
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Las propiedades mecánicas del músculo pueden describirse mediante las
relaciones:
•Longitud/tensión.
•Carga/velocidad.
•Fuerza/tiempo.
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RELACIÓN LONGITUD/TENSIÓN
RELACIÓN CARGA/VELOCIDAD
La fuerza o tensión que un músculo ejerce depende de la longitud a la cual se
mantiene cuando se estimula. Las fibras musculares no pueden generar altas
tensiones en estado acortado (superposición de los filamentos). En un músculo
Representa la velocidad de movimiento del brazo de
palanca en relación a la carga externa (CE). Cuando la
CE impuesta sobre el músculo es leve, el músculo se
elongado las fibras son incapaces de generar tensión (puentes cruzados son
contrae concéntricamente con velocidad máxima. Si la
traccionados y separados).
CE aumenta el músculo se acorta más lentamente.
Cuando la CE iguala la fuerza máxima que el músculo
puede ejercer, el músculo deja de acortarse (velocidad
La mayor tensión en la fibra puede ser
cero) y se contrae isométricamente. Cuando la CE se
generada cuando el músculo es activado a
incrementa más, el músculo se alarga excéntricamente.
partir de una longitud levemente superior a
Este alargamiento es más rápido con mayor carga.
la longitud de reposo (entre el 80% al 120%
de la longitud de reposo).
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RELACIÓN FUERZA/TIEMPO
Carga igual a Fmax, velocidad cero  contracción isométrica.
Cuando la carga se incrementa, el músculo se contrae excentricamente, de menor
a mayor velocidad.
La fuerza o tensión generada por un músculo es
proporcional al tiempo de contracción. La fuerza
es mayor cuando el tiempo de contracción es
En condiciones concéntricas, relación inversamente proporcional; en la medida
mayor.
que la velocidad aumenta la fuerza generada por el músculo es menor.
En condiciones excéntricas, relación directamente proporcional entre fuerza y
velocidad de contracción en elongación.
Se requiere tiempo para que la tensión realizada por
los componentes contráctiles se transfiera al
componente elástico paralelo.
•
•
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CICLO ESTIRAMIENTO Y ACORTAMIENTO (CEA)
EFECTOS DE LA ARQUITECTURA DEL MÚSCULO ESQUELÉTICO
Activación de un músculo mediante una fase excéntrica, para pasar enseguida a
activar la fase concéntrica, que se consigue de forma natural, componente de
La fuerza que el músculo puede producir es
facilitación neural (reflejo miotático).
proporcional al ASTF de la miofibrilla.
El estiramiento del músculo provoca acumulación de
energía potencial elástica en los componentes
elásticos en serie del músculo.
•
•
La acción concéntrica resultante es capaz de generar
La velocidad y la excursión (rango de trabajo)
más fuerza.
que
Se debe aplicar en el periodo de tiempo más corto
proporcionales a la longitud de la miofibrilla.
el
músculo
puede
producir
son
posible (evita la perdida de energía potencial
elástica como calor).
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En el movimiento en CADENA CINÉTICA ABIERTA se produce fijación de los
segmentos proximales y el movimiento se genera a nivel distal.
• Son de una articulación.
• Utilizan un número limitado de grupos musculares.
Se denominan movimientos de aislamiento.
En el movimiento en CADENA CINÉTICA CERRADA se produce una fijación del
segmento distal y se desplaza el segmento proximal.
•Produce intensa coaptación articular.
•Suelen ser movimientos multiarticulares.
•Involucra a muchos grupos musculares.
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