BIOFÍSICA 14 Biofísica Muscular

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Lic. Bioq. Yoelys Gómez Rodríguez 
UNIDAD II: BIOFISICA DE LAS FIBRAS NERVIOSAS, 
MUSCULARES Y BIOMECANICA 
Biofísica Muscular 
 Estructura del músculo esquelético. Sarcómera, elementos. Excitación del 
músculo. 
 Fenómenos Eléctricos de la contracción muscular. 
 Fenómenos Mecánicos de la contracción muscular. 
Miografía. Sacudida muscular. Mecánica del músculo: diagrama longitud-
tensión. Tipos de contracción muscular: isotónica, isométrica, auxotónica, a 
post-carga, excéntrica. Fenómenos de la escalera. Suma de efectos. 
Tetanización, fatiga, fuerza y trabajo muscular, potencia muscular. 
 Fenómenos térmicos de la contracción muscular. Producción de calor. 
Calor de reposo, calor inicial (c. de activación, c. de acortamiento), calor de 
recuperación, calor de relajación. 
 Electromiografía (EMG). Actividad eléctrica del músculo. EMG de fibra aislada. 
Patrones EMG patológicos. Miopatías. 
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Bibliografía: 
Física Médica y Biológica. Biofísica para Ciencias de la Salud. 
Micó, Guillermo A. (2014). Ed. Arandurã. Cap. 5 Biofísica Muscular. 
(p. 43) 
CLASIFICACIÓN de las CÉLULAS según su COMPORTAMIENTO ELÉCTRICO: 
 C. Excitables y C. No Excitables 
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 C. Excitables : Potencial de membrana sufre importantes 
variaciones periódicas asociadas a la función celular. La magnitud 
de la respuesta es mucho mayor que la magnitud del estímulo. 
 Neuronas y fibras musculares: Se producen cambios cíclicos y rápidos del 
Er (PMR) 
 
 
 
 
 
 
 
Biofísica Muscular 
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Biofísica Muscular trata fundamentalmente sobre el 
MÚSCULO ESQUELÉTICO, estudiando sus 
aspectos moleculares, eléctricos, mecánicos y 
energéticos. 
 
MÚSCULOS son órganos formados básicamente 
por tej. Muscular → función→ generar fuerza → 
Trabajo o Tensión 
 
Contracción Muscular →2ª Ley Termodinámica: → 
Resultado: W externo (postura del cuerpo) + 
Termogénesis 
 
 
MÚSCULO : 
• Es un transductor de En. Qca (ATP) → En. 
Mecánica 
• Eficiencia: Convierte en FUERZA del 25-30% 
energía consumida → Resto (70-75%) se 
transforma en calor. 
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Tipos de Fibras Musculares 
estriadas esqueléticas 
Rojas, Intermedias, Blancas 
Tipo I y Tipo II (a, b) 
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•Algunos músculos varían algo en el color cuando se analizan en fresco a simple vista. 
•Fibras de un mismo músculo varían en espesor. 
Tipos de tejido estríado esquelético 
Músculo Esq. RÁPIDO 
(blanco) 
•Color + pálido: menor irrigación 
sanguínea. Metabolismo 
eminentemente aneróbico → 
Glucólisis → ATP 
 
•Fibras ↑tamaño, R.sarc. ↑ 
desarrollado. 
Músculo Esq. LENTO 
(rojo) 
• ↑ Mioglobina (color rojo) 
• ↑ vascularización 
• Metabolismo 
esencialmente aeróbico 
→ ↑Mitocondrias → 
Respiración → ATP 
• Fibras + pequeñas. 
 
Endomisio 
Perimisio Epimisio 
Músculo 
Haz de fibras 
Fibra 
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3 Capas fibrosas: 
Epimisio + Perimisio + Endomisio → Forman el TENDÓN de INSERCIÓN 
Tendón de Inserción 
• Brinda apoyo necesario para que el músculo al 
acortarse, ejerza FUERZA sobre las estructuras que 
actúan como palancas 
 
• Puede ceder y alargarse → “elemento elástico en 
serie (Energía Potencial Elástica)” 
•Retículo Sarcoplasmático muy desarrollado: REL (almacén de Ca2+) 
•Glucógeno: cantidades variables. 
•Gotas de lípidos: dispersos en citoplasma 
Retículo sarcoplásmico 
(almacén intracelular de Ca2+) 
Túbulo T 
Miofibrillas 
Sarcolema 
Tríada 
Sarcosoma 
Ca2+ Ca2+ 
Ca2+ 
Ca2+ 
Ca2+ 
Ca2+ 
Miofilamentos del Sarcómero: Ultraestructura de las Miofibrillas: 
Filamentos Gruesos (14 nm): Miosina 
Filamentos Finos (7 nm): Actina (Troponina, Tropomiosina) 
Línea M: Miomesina (proteína fijadora de miosina) 
Línea Z: α-actinina 
Filamentos de Titina 
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UNIDAD MOTORA: Unión Neuromuscular. 
La cantidad de fibras musculares incluidas en una unidad motora es determinante de la 
habilidad del músculo: 
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UNIDAD MOTORA: Unión Neuromuscular. 
FENÓMENOS DE LA 
CONTRACCIÓN MUSCULAR 
F. ELÉCTRICOS F. MECÁNICOS F. TÉRMICOS 
• PMR= -90mV 
• PPM: Potencial de 
Placa Motora 
(Terminal) 
• PAM: Pot. Acción 
Muscular → 2-4 ms 
• Sacudida muscular 
• Diagrama longitud-
tensión 
• Tipos de cont. Muscular. 
• Tetanización, 
• fatiga, 
• fuerza muscular, 
• potencia muscular. 
 
• Calor de reposo 
• Calor de recuperación 
• Calor de relajación 
• Calor de mantenimiento 
 
 
 
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FENÓMENOS ELÉCTRICOS de la CONTRACCIÓN MUSCULAR 
• PMR= -90mV 
• PPM: Potencial de Placa Motora 
(Terminal) 
• PAM: Pot. Acción Muscular → 2-4 ms 
• Veloc. conducción: 5 m/s 
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Miastenia gravis 
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ACh: neurotransmisor Acetil-Colina 
AChR: Receptor de Acetil-Colina 
AChE: Enzima Acetil-Colinesterasa 
Acoplamiento Electro-Mecánico 
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Fisiología Humana. 13 ed. Stuart Ira Fox. (2014)McGRAW-HILL INTERAMERICANA EDITORES, S. A. de 
C. V 
Na+ 
Na+ 
Na+ 
Na+ 
Na+ 
MECANISMO MOLECULAR de la CONTRACCIÓN MUSCULAR 
(Rayment et al, 1993) 
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Mecanismo de trinquete 
paso a paso 
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FUNCIÓN del Ca2+ en la 
Contracción y Relajación 
Musculares 
 Estado relajado 
Ca2+ > 10-7 mol/L 
 
Inicio de la Contracción Muscular: 
• Aumento sarcoplasmático de 
Ca2+ > 10-4 mol/L (aumento de mil 
veces) 
 
 
Función del ATP en la 
contracción muscular: 
 
1. Brinda la energía necesaria 
para el “Golpe de fuerza”: 
transducción de En. Qca → 
En. Mecánica del mov. 
 
2. Separa el complejo ACTINA-
MIOSINA para iniciar un 
nuevo ciclo contráctil. 
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Golpe de Fuerza 
Base Estructural de la Contracción Muscular: 
Acortamiento del sarcómero: Teoría del deslizamiento de filamentos 
finos (actina) sobre los filamentos gruesos (miosina) 
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Receptor-
Canal de 
Rianodina 
Inicio de la Relajación 
muscular: 
• Disminución Ca2+ 
sarcoplasmático 
menor a esa 
concentración: 
 Bomba de Ca2+ 
(consume ATP) 
penetra a vesículas 
de retículo 
sarcoplasmático. 
Titina 
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Receptor-
Canal de 
Rianodina 
Energética del músculo esquelético 
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Excitabilidad del Músculo 
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ElectroMioGrafía (EMG) 
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ElectroMioGrafía (EMG) 
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PATRONES EMG PATOLÓGICOS 
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Estudio de Conducción Nerviosa 
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FENÓMENOS DE LA 
CONTRACCIÓN MUSCULAR 
F. ELÉCTRICOS F. MECÁNICOS F. TÉRMICOS 
• Sacudida muscular 
• Diagrama longitud-
tensión 
• Tipos de cont. Muscular. 
• Tetanización, fatiga, 
fuerza, trabajo muscular, 
potencia muscular. 
 
Fenómenos Mecánicos de la 
contracción muscular 
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• MIOGRAFIA 
La contracción muscular puede registrarse en 
dispositivos mecánicos: Miógrafos. 
• Miograma 
↓ 
Permiten visualizar: 
• FUERZA en contracción ISOMÉTRICA 
mediante dinamómetro conectado al 
extremo del músculo aislado. 
 
• DESPLAZAMIENTO y TRABAJO (W) 
en contracción ISOTÓNICA, por medio de 
una palanca. 
↓ tiempo 
POTENCIA muscular 
Fenómenos Mecánicos 
de la contracción muscular 
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Dinamómetro 
Sacudida Muscular 
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Es la respuesta del músculo en forma de 
contracción seguida de relajación. 
 
• Inicia 2 ms después de iniciar el PAM 
(cuando la repolarización está 
comenzando) → relación con 
tetanización 
• Duración depende del tipo de 
músculo: 
• Fibras rápidas (músculos hábiles): 7.5 ms 
• Fibras lentas (músculos torpes): 100 
ms 
 
 
 
 
En general, duración de la contracción en 
músculos voluntarios: contracciones 
musculares con FRECUENCIA=hasta 
50/s 
 
Contracción 
 Muscular 
PAM 
Estímulo 
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Relación entre el 
componente 
contráctil y los 
componente 
elásticos en serie 
en la transmisión 
de la tensión 
muscular al 
hueso 
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Elementos Contráctiles y Elásticos 
en el músc. esquelético 
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Tipos de Contracción Muscular 
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Las curvas representan la Tensión Pasiva (músculo en reposo) y la otra la 
Tensión TOTAL del músculo durante la contracción. 
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Contracción isométrica 
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Tipos de Contracción Muscular 
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Las curvas representan la Tensión Pasiva (músculo en reposo) y la otra la 
Tensión TOTAL del músculo durante la contracción. 
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Clostridium tetani 
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FENÓMENOS DE LA 
CONTRACCIÓN MUSCULAR 
F. ELÉCTRICOS F. MECÁNICOS F. TÉRMICOS. 
Termogénesis 
• Calor de reposo 
• Calor de recuperación 
• Calor de relajación 
• Calor de mantenimiento 
 
 
FENÓMENOS DE LA 
CONTRACCIÓN MUSCULAR 
F. ELÉCTRICOS F. MECÁNICOS F. TÉRMICOS 
• PMR= -90mV 
• PPM: 
• PAM: 
• Veloc. conducción: 5 
m/s 
• EMG 
• Miografía 
• Sacudida muscular 
• Diagrama longitud-
tensión 
• Tipos de cont. Muscular. 
• Tetanización, fatiga, 
fuerza, trabajo muscular, 
potencia muscular. 
 
• Calor de reposo 
• Calor de recuperación 
• Calor de relajación 
• Calor de mantenimiento 
 
 
GRACIAS 
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Acoplamiento Electro-Mecánico 
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Tipos de Contracción Muscular 
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Las curvas representan la Tensión Pasiva (músculo en reposo) y la otra la 
Tensión TOTAL del músculo durante la contracción. 
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