Sistema muscular

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Sistema muscular
núcleo de ingeniería biomédica facultades
de ingeniería y medicina universidad de la
república
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Juntura neuromuscular

• De la espina dorsal a músculos esqueléticos
  llegan fibras motoras eferentes.
• Cada fibra controla un grupo específico de
  músculos.
• Para músculos grandes cada fibra nerviosa
  controla entre 100 y 200 fibras musculares. Para
  la motricidad fina, cada fibra nerviosa controla
  hasta 6 fibras musculares.
• Estimular una fibra nerviosa produce la
  contracción de todos los músculos asociados a la
  fibra.

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Tejido muscular

• Tres tipos de músculos
• De contracción voluntaria
• Músculo esquelético mayor volumen, 40 de la
  masa corporal.
• De contracción involuntaria inervada
• Muslo liso tracto digestivo, vasos sanguíneos
  (no se tratara)
• De contracción involuntaria no inervada
• Músculo cardíaco miocardio

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Músculo esquelético

• Estructura
• Haz de fibras.
• Fibra muscular es la célula muscular, miocito,
  10 a 100um de diámetro.
• Miofibrilla unidad básica, dan el aspecto
  estriado.
• Miofilamentos miosina (gruesos) y actina
  (delgados).

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Miofibrilla

• Bandas
• Banda A bandas oscuras, miosina y actina.
• Banda I bandas claras, actina.
• Banda H bandas pálidas, miosina.
• Sarcómero unidad funcional comprendida entre
  líneas Z por una banda A y dos medias bandas I.
  Longitud dependiente de la contracción.

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Miofilamentos

• Grueso
• Constituyen la banda A
• Compuesto por unas 300 moléculas de miosina.
• Unos 1.6 um de longitud y unos 15nm de diámetro.
• Forma particular de la molécula de miosina,
  extremo en forma de doble cabeza.
• Consumo de ATP.

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Miofilamentos

• Delgado
• Se originan en la línea Z, penetran en la A y
  hasta el inicio de la H solapándose con los
  Gruesos.
• Tamaño, aprox. 1um de longitud y unos 7 a 8nm de
  diámetro.
• Están compuestos por 3 proteínas actina
  fundamentalmente, tropomiosina y troponina, en
  relación 711.

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Fisiología Muscular

• Dinámica de la contracción muscular
• El potencial de acción viaja por la fibra
  eferente motora hacia la juntura neuromuscular
  (centro de fibra muscular).
• Cada axón eferente, se divide en varios cientos
  de ramas que activaran cada una de las fibras
  musculares.
• Se produce la apertura de canales de Na (ingresa
  a la célula muscular) por estimulación química
  con Acetilcolina ACh a nivel sináptico.
• Vm gt -50mv ? Pot. de Acción Muscular. Una serie
  de túbulos (llamados T), se encargan de difundir
  dicho potencial a toda la fibra muscular.

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Fisiología Muscular

• Dicho potencial de acción muscular provoca
  apertura de canales de Ca que ingresa y baña a
  cada una de las miofibrillas. El ion Ca es
  clave en el acoplamiento que produce la
  contracción.
• Luego la bomba de Ca regresa dicho ion a sus
  valores normales para la distensión.
• Proceso de recuperación del equilibrio similar al
  que ocurría en la neurona.

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Fisiología Muscular

• Contracción
• Resulta del acortamiento del sarcómero,
  desplazamiento de miofilamentos delgados sobre
  gruesos.
• El Ca que llegó se une a la troponina generando
  un cambio en su posición, dejando al descubierto
  la zona de contacto de la actina con la miosina.
  Dado esto, las cabezas de miosina se unen con
  dichos puntos de contacto. Mediante hidrólisis de
  de ATP, la cabeza de miosina gira 45 grados
  produciéndose un desplazamiento del miofilamento
  delgado hacia el centro del sarcómero de unos
  5nm.
• Luego la cabeza se desengancha y vuelve a quedar
  en posición vertical para volver a acoplarse y
  repetir el proceso como si fuera una especie de
  remo.
• La relajación muscular sucede cuando los iones de
  Ca vuelven a sus concentraciones de reposo.

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Reclutamiento de unidades motoras
Característica Tipo I Tipo IIa Tipo IIb
Color Rojo Rosado Blanco
Tamaño Pequeño Mediano Grande
Reclutamiento Primero Segundo Tercero
Cantidad de Ca
Consumo de ATP
Fatigabilidad
Intensidad Baja Media Alta
Respuesta Lenta Media Rápida
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Músculo cardíaco

• Muy similar al músculo esquelético, con la
  diferencia de que posee una red de interconexión
  eléctrica compleja (gap junctions) que
  interconecta todas la células haciéndolas actuar
  como una única masa contráctil.
• No existe una neurona procedente del sistema
  nervioso (neurona motora) que active la célula
  muscular, el sistema en si es autoexitable.
• Todas tienen la propiedad de autoexitabilidad,
  contractibilidad y conducción (autoprop.), pero
  están especializadas en cada una.
• Al igual que en la célula muscular esquelética,
  debido al ingreso de Na al interior de la
  membrana celular, se produce el potencial de
  acción que activara la contracción mediante el
  ingreso de Ca al interior celular.

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Célula muscular cardíaca (miocito)

• La activación eléctrica ocurre igual que en las
  neuronas
• Ingreso de iones Na (y Ca en la células
  marcapasos)
• La amplitud del PA es de 100 mV (también similar)
• La duración es cerca de 100 veces mayor que en
  neuronas y miocitos esqueléticos (300 ms).
• La repolarización es consecuencia del egreso de
  iones K.
• Una importante diferencia entre el miocito
  cardíaco y el miocito esquelético o el liso, es
  que el cardíaco propaga el estímulo de una célula
  a la otra en cualquier dirección.

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Referencias

• Simini, F - "Ingeniería Biomédica perspectivas
  desde el Uruguay", Depto. Publicaciones UR, 2007
• Webster, J - "Medical Instrumentation.
  Application and design", 3ra ed, JWS, 1998
• Malmivuo, J y Plonsey, R - "Bioelectromagnetism.
  Principles and applications of bioelectric and
  biomagnetic fields", Oxford University Press,
  1995 (http//butler.cc.tut.fi/malmivuo/bem/bemboo
  k/index.htm)