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Laboratorio Bioquímica Celular y de los Tejidos II Informe 11.Músculo Esquelético:Tono Muscular, Trabajo y Fatiga. Grupo: 1501 Equipo 2 Integrantes: ● Conchillos Mendoza Selene ● Ramirez Martinez Oscar ● Salcedo Perez Diana Estela ● San Juan Tercero Luis Antonio ● Vargas Plata Héctor Daniel Resumen En esta práctica se llevó a cabo la medición del tono muscular mediante un electromiograma utilizando un equipo biopac. La práctica dio inicio seleccionando a dos compañeros de clase (un hombre y una mujer) y lijando las zonas donde se colocaron electrodos, los cuales fueron en ambas muñecas y antebrazos. La preparación del equipo y de los compañeros se desarrolló de la siguiente manera; primero se prendió una computadora la cual va conectada al sistema biopac, posteriormente se encendió el sistema biopac y se vinculó a una pantalla para ser proyectada a los integrantes de otros equipos. El cable rojo y negro de electrodo del biopac fueron colocados en la muñeca derecha (dichos cables nos indican lo siguiente: cable rojo es el positivo y cable negro es la tierra) y en el antebrazo el cable blanco (indica la parte negativa). Una vez que se conectó el sistema se calibró el equipo para posteriormente registrar los impulsos eléctricos, los cuales mostraron el comportamiento del tono muscular en condiciones normales y ejerciendo una fuerza apretando un dinamómetro. Con estas pruebas es posible interpretar la potencia del músculo, la fuerza y el tiempo en el que tarda un músculo en fatigarse (se dice que el músculo es fatigado cuando hay una disminución o pérdida de ATP lo cual implica una disminución tanto en el potencial como en la fuerza con la que se ejerce una presión). La prueba arrojó datos importantes, los cuales se describen en el apartado de resultados y se analizan en el apartado de análisis de resultados, dichos datos son de utilidad para la comparación de la fuerza de una mujer con respecto a un hombre los cuales implican diversos factores y también permite la comparación entre brazo dominante y no dominante de cada uno de los compañeros.

Objetivos

● Analizar el tono muscular cuando esté en reposo y cuando se encuentra en una contracción ● Realizar una comparación entre el tono muscular del brazo derecho y el brazo izquierdo ● Analizar las características de la contracción muscular graduada para aplicar ● distintas fuerzas sobre un objeto. ● Comparar el trabajo mecánico realizado por una mujer, por un hombre y por un individuo que realice comúnmente ejercicio. ● Analizar las causas que originan la fatiga muscular.

Introducción. Músculo esquelético Los músculos esqueléticos son un tipo de músculos estriados unidos al esqueleto, formados por células o fibras alargadas y polinucleadas que sitúan sus núcleos en la periferia. Obedecen a la organización de proteínas de actina y miosina y que le confieren esa estriación que se ve perfectamente por el microscopio. Son usados para facilitar el movimiento y mantener la unión hueso-articulación a través de su contracción. Son, generalmente, de contracción voluntaria (a través de inervación nerviosa), aunque pueden contraerse involuntariamente.

Figura 1. Componentes del músculo.

Las células que forman el músculo esquelético se denominan fibras musculares o miofibrillas y son largas estructuras cilíndricas rodeadas por una membrana

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plasmática llamada sarcolema. Las fibras musculares tienen entre 10 y 100 µm de diámetro y unos pocos milímetros a centímetros de longitud; por ejemplo, el músculo sartorio tiene fibras de 100 µm de diámetro y hasta de 20 cm de longitud. Cada fibra está rodeada por una delgada capa de tejido conectivo llamada endomisio (membrana externa) y miles de estas fibras envueltas por otra delgada capa de tejido conectivo llamada perimisio forman un haz de fibras. Varios haces de grupos de fibras musculares se unen a un tendón en cada extremo y son los llamados músculos, que están rodeados por una membrana protectora llamada epimisio. Las fibras musculares pueden contener hasta varios miles de núcleos derivados de la fusión de mioblastos durante la vida fetal y postnatal, y la mayor parte están localizados en la periferia, debajo de la membrana externa. Las fibras musculares se componen de miofibrillas, membranas y redes de citoesqueleto que anclan las fibrillas contráctiles al sarcolema. Las miofibrillas están compuestas por unidades contráctiles repetidas conocidas como sarcómeros. El sarcómero está limitado en sus extremos por líneas-Z localizadas en la mitad de la banda-I y contiene principalmente filamentos de actina. La miofibrilla consiste de filamentos gruesos y delgados que forman un patrón de estriaciones con filamentos delgados de actina en direcciones opuestas que se unen por dímeros de actina. Los polímeros de moléculas de mosina forman la banda-A, oscura, que es bisectada por una región clara llamada banda-H, cuyo mayor componente es creatinina cinasa y en cuyo centro se encuentra la línea-M. En esta línea los filamentos gruesos se conectan a moléculas gigantes de titina, que cubren la mitad del sarcómero, de línea-Z a línea-M y se cree que funcionan al mismo tiempo como resorte y como regla para definir la longitud del sarcómero después de la contracción.

Tono muscular El músculo esquelético presenta tono muscular, es decir, un ligero grado de tensión del músculo (aún en reposo) debido a contracciones débiles e involuntaria de sus unidades motoras. El músculo esquelético en reposo experimenta un estado de contracción permanente denominado tono muscular, que es un estado de tensión leve y constante, y sirve para mantener una postura y al músculo en estado de alerta. El tono es debido a la activación alternada y periódica de un pequeño número de unidades motoras dentro del músculo desde los centros motores ubicados en el cerebro y en la médula espinal.

Potencial de acción

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Los potenciales de acción son cambios del potencial de membrana que se propagan a lo largo de la superficie de las células excitables. Un potencial de acción es una onda de descarga eléctrica que viaja a lo largo de la membrana celular modificando su distribución de carga eléctrica. Los potenciales de acción se utilizan en el cuerpo para llevar información entre unos tejidos y otros. Pueden generarse por diversos tipos de células, como las nerviosas, células del tejido muscular o las glándulas. Los potenciales de acción son secuencias de procesos que ocurren en dos pasos: ➔ Despolarización: el potencial de membrana aumenta hasta llegar a cero y posteriormente volverse positivo. ➔ Repolarización: en esta etapa el potencial de membrana regresa a su estado de reposo. Después de la repolarización los canales de potasio permanecen abiertos por más tiempo que los canales de sodio de modo que es un poco mayor la cantidad de potasio que entra a la célula, lo que se traduce a un exceso en el voltaje negativo de la membrana, a este efecto se le denomina hiperpolarización. Umbral Se denomina umbral al nivel a partir del cual un sentido del organismo es capaz de percibir estímulos. El umbral perceptivo vendría dado entonces a partir del valor mínimo que debe adoptar un estímulo para poder ser detectado por los órganos de la percepción y provocar una señal eléctrica que llegue al cerebro y que genere una respuesta. Por debajo de este umbral, entonces, los estímulos a los que pueda estar sometido el cuerpo pasarán desapercibidos.

Tipos de contracción El conjunto de la fibra nerviosa y las fibras musculares inervadas por ella, forman una unidad funcional denominada UNIDAD MOTORA. Desde el punto de vista 3

contráctil, la fibra esquelética funciona bajo el principio del “todo o nada”, ya que la llegada de un potencial de acción produce una liberación de calcio saturante, en el caso de los otros tipos de fibras, la gradación de la salida de calcio hace que se controle el grado de contracción y que no se rijan por el mismo principio.Existen unidades motoras de gran tamaño como las que se localizan en los músculos de las pìernas (2.000 fibras/unidad motora), y , por el contrario, las situadas en los músculos de los dedos, ojos o laringe tienen un tamaño muy pequeño (5-6 fibras/unidad motora). Contracción única o espasmódica En la contracción espasmódica o única la fibra es estimulada con un solo potencial de acción. La llegada del impulso nervioso da lugar a la contracción y posterior relajación de la fibra. El curso temporal de la contracción tiene unas fases que son: a) Un periodo de latencia entre la estimulación eléctrica y el comienzo de los incrementos de tensión. b) Un periodo de contracción, medido bien como acortamiento de la fibra o como fuerza desarrollada, corresponde al tiempo de activación y desactivación de los enlaces actina-miosina. c) Un periodo de relajación o retorno a la situación de reposo. Los tiempos son muy variables ya que depende del tipo de fibra estudiado, el periodo de contracción es considerablemente más corto que el que corresponde a la relajación.Con tres variables se puede describir la acción contráctil de un músculo: fuerza o tensión (en el estudio de la contracción se usan como sinónimos), longitud y tiempo. La velocidad vendrá dada por el cociente entre el cambio de longitud y el tiempo, y el trabajo por el producto de la fuerza por la longitud. Si se mantiene constante una de las tres variables y se determina la relación entre las otras dos, el análisis se simplifica mucho. Estas condiciones experimentales dan lugar a dos tipos de contracción: isométrica (longitud constante) e isotónica (fuerza o carga constante). En condiciones normales se produce un cambio tanto en la tensión como en la longitud denominándose a este tipo de contracciones: mixtas. Estudio de la contracción isométrica o relación longitud-tensión (o fuerza) Una fibra muscular desarrolla una fuerza característica cuando recibe un estímulo de respuesta máxima a una longitud fija. La relación longitud-fuerza representa ese comportamiento en situación de equilibrio. La fuerza es proporcional al número de puentes cruzados y puede llegar a desarrollar 3.105 N/m2. La tensión total generada en un músculo es un sumatorio de dos componentes: tensión activa, la debida al elemento contráctil y la tensión pasiva, debida al elemento elástico (tejido conectivo). Cuando se compara con el comportamiento del elemento contráctil en solitario, es decir de un sarcómero aislado, se observa que la máxima tensión se obtiene en el punto donde se desarrolla el máximo número de puentes cruzados. La gráfica de tensión activa del músculo completo presenta la 4

misma forma parabólica que los cambios de longitud del elemento funcional activo, el sarcómero y la tensión (o número de puentes cruzados) obtenida. Estudio de la contracción isotónica o relación tensión-velocidad de acortamiento La velocidad de acortamiento en una contracción isotónica depende de forma directa de la carga, si a un músculo aislado se le une a un peso y se deje en reposo sobre una mesa. Si se estimula el músculo y la fuerza generada en la contracción no supera el peso, el peso no se moverá y se obtendrá una contracción isométrica. Si la fuerza generada es mayor, entonces el peso se eleva y la contracción será isotónica. Si la carga aplicada es grande la velocidad de acortamiento será pequeña, si se aplican cargas cada vez menores, la velocidad irá aumentando y se alcanzará la máxima cuando la carga sea cero.

Figura 3.Tipos de contracciones

Resultados Cuadro 1.Músculo Esquelético: Tono Datos

Alumno 1

Alumno 2

Masculino o Femenino

Masculino

Femenino

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Tipo de actividad

Actividad física frecuente (gimnasio)

Sedentarismo

Fuerza del brazo

Fuerza del brazo

Dominante

No dominante

Dominante

No dominante

mV (max)

1.13525 mV

1.54419 mV

2.26624 mV

1.83899 mV

Primer cierre de puño

0.28381 mV

0.25635 mV

0.55908 mV

0.45593 mV

Segundo cierre de puño

0.36804 mV

0.37231 mV

1.34399 mV

1.23108 mV

Tercer cierre de puño

0.74136 mV

0.65918 mV

1.70776 mV

1.60889 mV

Cuarto cierre de puño

1.13525 mV

1.23230 mV

2.26624 mV

1.83899 mV

Cuadro 2 .Músculo Esquelético: Trabajo y Fatiga Datos

Alumno 1

Alumno 2

Masculino o Femenino

Masculino

Femenino

Tipo de actividad

Actividad física frecuente (gimnasio) Fuerza del brazo

Sedentarismo Fuerza del brazo

Incremento de fuerza

Dominante

No dominante

Dominante

No dominante

Primero

2.56142 kg

2.61655 kg

4.22148 kg

4.94300 kg

Segundo

6.05287 kg

6.34459 kg

8.36122 kg

8.17800 kg

Tercero

10.14755 kg

9.81845 kg

11.59936 kg

11.40763 kg

Cuarto

15.09132 kg

14.58768 kg

13.87843 kg

11.56616 kg

Quinto

16.02927 kg

18.65744 kg

15.12406 kg

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Incremento

5kg

5kg

5 kg

5 kg

Tiempo de fatiga

0.39119 mV-s

0.54366 mV-s

0.46300 mV-s

0.74049 mV-s

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Análisis de resultados En está práctica se valió de un electromiograma utilizando un aparato de Biopac (el cual sirve para medir impulsos eléctricos y su comportamiento bajo diversos criterios ampliamente usado en el sector salud dada su importancia en el análisis biológico), gracias a este se logró determinar valores eléctricos representados a manera de gráficas, las cuales al ser analizadas denotaron datos característicos de la comunicación y comportamiento del tono muscular a manera de impulsos eléctricos. En esta práctica se contrastó el comportamiento del tono muscular bajo condiciones normales y ejerciendo presión en un dinamómetro para analizar la potencia de presión, fuerza y tiempo que le toma al músculo (en este caso el del brazo) fatigarse hasta llegar al punto de fatiga muscular (denotando su obtención a causa de una pérdida y carencia de ATP’s los cuales fungen como principal combustible para esta actividad). Para ello como ya se ha mencionado se recalca su instalación (posición de electrodos) en el brazo de la siguiente manera (a causa de la dirección de emisión de señales eléctricas del organismo) Para los resultados obtenidos (véase el apartado de Resultados) se aprecia cómo en cada sección de medición de señales eléctricas y de fuerza (con base al tiempo y potencia del apretón registrado por el dinamómetro) se logra concluir que en el hombre el brazo dominante es el izquierdo ya que presenta mayor fuerza, sin embargo cabe señalar que posee menos resistencia. Por contraparte se denota como el brazo de la mujer (en cuanto potencia medida por el dinamómetro) denota una menor cantidad contrastando su brazo dominante con el del hombre, esto se debe a causas de carácter biológico principalmente, así como la actividad física, características genéticas, a la dieta del paciente, entre otras. Estos parámetros antes mencionados influyen como repercusión en el tono muscular ya que este puede caracterizarse por ser de mayor concentración o de menor, presentando una cantidad muy diversa de fibras musculares.

Conclusión Se concluye como el tono muscular puede ser medido gracias a un aparato Biopac valiéndose de las señales eléctricas biológicas producidas por el cuerpo humano sirviendo de gran importancia para análisis biológicos. Así mismo este puede ser usados para análisis comparativos en pacientes y denotar como diversos factores influyen en el tono muscular. En este caso el sujeto masculino presentó un mayor tono muscular, resistencia a fatiga y potencia de fuerza.

Referencias 7

● Champe CP. Bioquímica. 3a Edición. México: McGrawHill; 2005. ● Fox, S.I. Fisiología humana. 7ª ed. Madrid: McGraw-Hill, Interamericana; 2003. ● Tortora,GJ, Reynolds GS. Principios de anatomía y fisiología. 11ª ed. México. University Oxford Press; 2011

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