Laboratorio de fisiología general. Propiedades del Músculo Esquelético

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Cada musculo posee cierto número de unidades motoras mezcladas. Para una contracción débil del musculo, solo una o pocas unidades motoras son activadas. Para contracciones más fuertes una mayor cantidad de unidades motoras son reclutadas o estimuladas para contraerse simultáneamente, fenómeno conocido como reclutamiento de unidades motoras.

La tensión muscular no solo depende del número de fibras musculares que se contraen, sino también de la tensión desarrollada por cada fibra contraída. Varios factores influyen en el grado de tensión que puede ser desarrollado por:

- Frecuencia de estimulación

- Grado de fatiga

- Grosor de la fibra

Las contracciones con mayor duración y mayor tensión puede ser lograda mediante la estimulación repetida de la fibra.

Cuando un segundo potencial de acción ocurre en la fibra muscular. Y si la misma se ha relajado completamente antes de que llegue el segundo potencial de acción, ocurría una segunda contracción de igual magnitud a la primera.

En cambio, si la fibra muscular fuera estimulado una segunda ocasión antes de que se haya relajado por completo de la primera contracción, un segundo potencial de acción causa una segunda respuesta de contracción, que se empalma a la primera contracción. Las dos contracciones provocadas por dos potenciales de acción se suman para producir una mayor tensión en la fibra que la que produce un solo potencial de acción.

La sumacion de contracciones solo es posible debido a que duración del potencial de acción (1 a 2 mseg) es mucho más corta que la duración de la contracción resultante (100 mseg) una vez que en un potencial de acción ha iniciado, un breve periodo refractario ocurre, durante el cual no se puede iniciar otro potencial de acción . Por lo tanto, es imposible lograr la sumacion de potenciales de acción. La membrana debe regresar a su potencial de reposo y recuperarse del periodo refractario antes de que pueda ocurrir otro potencial de acción. Sin embargo, debido a que este y el periodo refractario concluye antes de que se complete la contracción muscular, la fibra muscular puede ser reestimulada cuando todavía existe una actividad de contracción para producir sumacion de la respuesta mecánica. Si la fibra muscular es estimulada tan rápidamente que no tiene oportunidad de relajarse entre los estímulos, sucede una contracción de máxima fuerza conocida como tétanos.

Las fibras musculares tienen vías alternadas para formar ATP: transferencia de un fosfato de alta energía de la fosfato de creatina a una molécula de ADP, la fosforilación oxidativa y glucólisis.

Fosfato de creatina es el primer almacén de energía al que se acude cuando se inicia la actividad contráctil. Al igual que el ATP, el fosfato de creatina contiene un grupo fosfato de alta energía que puede ser donado directamente al ADP para formar ATP.

Fosforilación oxidativa si la actividad contráctil dependiente de energía va a continuar, el musculo cambia a una vía alternativa de fosforilación oxidativa y glucolisis para formar ATP. Se lleva a cabo en las mitocondrias de los músculos si ya hay suficiente O2 presente. El O2 se requiere para mantener el sistema de transporte de electrones, que junto con la quimiósmosis por la ATP sintetasa, utiliza de manera eficiente la energía capturada por el rompimiento de moléculas nutritivas para generar ATP.

Glucólisis cuando el suministro del O2 o la fosforilación oxidativa no pueden mantener el ritmo con la demanda de la formación de ATP conforme incrementa la intensidad del ejercicio, las fibras musculares cuentan con la glucólisis para generar ATP. Las reacciones químicas de la glucólisis forman productos que entran en la vía de la fosforilación oxidativa, pero la glucólisis también puede producirse sola ante la ausencia de procesamiento de sus productos a través dela fosforilación oxidativa. Durante la glucólisis, una molécula de glucosa se rompe en dos moléculas de piruvato, originando dos moléculas de ATP en el proceso. El piruvato puede ser degradado por la fosforilación oxidativa para extraer más energía.

Producción de lactato cuando el producto final de la glucolisis anaeróbica, el piruvato, no puede ser procesado por la vía de fosforilacion oxidativa, se convierte el lactato. El lactato que recoge la sangre produce la acidosis metabólica que acompaña el ejercicio intenso. La disminución de las reservas de energía y la caída en el pH muscular causada por la acumulación de lactato juegan un papel en el inicio de la fatiga muscular.

La fatiga muscular sucede cuando un musculo ejercitado no puede reponder a un estímulo con el mismo grado de actividad contráctil. La fatiga muscular es un mecanismo de defensa que protege al musculo de alcanzar un punto en el cual no puede producir ATP. Los factores principales incluyen los siguientes:

- El incremento local de ADP y fosfato inorgánico derivad del rompimiento de ATP puede interferir con los ciclos de formación de puentes cruzados y/o bloquear la liberación y recaptura del Ca2+ por el retículo sarcoplásmico.

- La acumulación de lactato puede inhibir enzimas clave en las vías de producción de energía, y/o proceso del acople excitación – contracción.

- La acumulación de K+ extracelular que sucede cuando la bomba de Na+ - K+ no puede transportar activamente K+ de regreso a las células musculares tan rápido como este ion sale durante la fase de repolarización de los potenciales de acción repetidos, causa una reducción local en el potencial de membrana. Este, al ser alterados, puede disminuir la liberación de Ca2+ intracelular al impedir el acoplamiento de los receptores dependientes de voltaje de dihidropiridina en los túbulos T con los canales de Ca2+ del retículo sarcoplásmico.

- La depleción de las reservas energéticas de glucógeno puede llevar a la fatiga muscular durante el ejercicio exhaustivo.

Hipótesis

Entre mayor número de unidades motoras reclutadas mayor será el número de fibras que se contraen y habrá una mayor fuerza de contracción.

Al dar estímulos con una intensidad cada vez mayor la fuerza de contracción aumentara hasta llegar a una fuerza máxima de contracción.

Una fibra muscular al ser estimulada a una alta frecuencia que no tiene oportunidad de relajarse entre los estímulos, existirá una contracción sostenida de máxima fuerza