Contracción del músculo

Vea también: Contracción (desambiguación) y Temblor

Vista de arriba abajo del músculo esquelético

Fibra muscular genera tensión durante la acción de actina y miosina Cruz-Puente de ciclismo. Mientras esté bajo tensión, la músculo mayo alargar, acortar, o siguen siendo los mismos. Aunque el término contracción implica acortamiento, al referirse al sistema muscular, significa generar tensión con la ayuda de las fibras de músculo neuronas motoras (los términos tensión de contracción, fuerza de contracción, y contracción de la fibra también se utilizan).

Contracción muscular voluntario es controlada por el sistema nervioso central. El cerebro envía señales, en forma de potenciales de acción, a través del sistema nervioso a la neurona motora inerva varias fibras musculares. En el caso de algunos reflejos, la señal de contrato puede originarse en la médula espinal a través de un circuito de retroalimentación con los materia gris. Los músculos involuntarios como el corazón o los músculos lisos en los intestinos y el sistema vascular contratación como resultado de la actividad cerebral no-conscientes o estímulos hacia el músculo en sí en el cuerpo.

Clasificación

Las contracciones del músculo esquelético pueden dividirse ampliamente en TIC y contracciones tetánicas. En una contracción de contracción, una corta ráfaga de estimulación hace que el músculo se contraiga, pero la duración es tan corta que el músculo comienza a relajarse incluso antes de llegar a fuerza de pico. La forma del gráfico de tiempo vs fuerza en una contracción de contracción puede dar información acerca de las tasas relativas de liberación de calcio y recaptación desde el retículo sarcoplásmico. Si el estímulo es suficiente, el músculo alcanza fuerza de pico y mesetas en este nivel, lo que resulta en una contracción tetánica. Si el estímulo no es lo suficientemente intenso, fuerza oscila durante la meseta y ser submáximo, pero con el estímulo suficiente, habrá un nivel de fuerza constante hasta que se detenga la estimulación.

Contracciones musculares voluntarias pueden clasificarse más según los cambios de cualquier longitud o los niveles de fuerza. Pese a que el músculo se acorta en realidad solamente en las contracciones concéntricas, todas las activaciones se refieren generalmente como "contracciones".

• En concéntricos contracción, la fuerza generada es suficiente para vencer la resistencia y el músculo se acorta como se contrae. Esto es lo que la mayoría piensa como una contracción del músculo.
• En excéntrico contracción, la fuerza generada es insuficiente para superar la carga externa sobre el músculo y alargar las fibras musculares que contraen. Una contracción excéntrica se utiliza como un medio de desaceleración una parte del cuerpo u objeto, o bajar una carga suavemente en lugar de dejarlo caer.
• En isométrica contracción, el músculo sigue siendo la misma longitud. Un ejemplo podría ser sosteniendo un objeto sin moverse la fuerza muscular coincide precisamente con la carga y no hay resultados de movimiento.
• En bebidas isotónicas contracción, la tensión en el músculo permanece constante a pesar de un cambio en la longitud del músculo. Esto puede ocurrir solamente cuando el de fuerza máxima de contracción de un músculo excede la carga total en el músculo.
• En isovelocity contracción (a veces llamado "isocinéticos"), la velocidad de contracción muscular se mantiene constante, mientras que la fuerza puede variar. Las contracciones isovelocity verdad son raras en el cuerpo y son principalmente un método de análisis utilizado en experimentos con músculos aislados que han sido disecados en el organismo.

En realidad, los músculos realizan raramente bajo cualquier tipo de fuerza constante, la velocidad o velocidad, pero estas contracciones son útiles para la comprensión global propiedades musculares presentes en contracciones más complejas que se presentan en vivo. Contracciones cíclicas en vivo pueden ser modeladas usando lazos de trabajo.

Contracción concéntrica

A contracción concéntrica o acortamiento de la contracción es un tipo de músculo contracción en la que acortan los músculos generando fuerza. Esto ocurre cuando la fuerza generada por el músculo excede la carga oponerse a su contracción.

Durante una contracción concéntrica, un músculo es estimulado para contratar según el mecanismo del filamento deslizante. Esto ocurre a lo largo de la longitud del músculo, generando una fuerza en la Unión musculo-tendinosa, causando el músculo acortar y cambiando el ángulo de la articulación. En relación con el codo, una contracción concéntrica de la bíceps causaría el brazo para doblar el codo como la mano se movió de la pierna en el hombro (un flexiones de bíceps). Una contracción concéntrica de la tríceps ¿cambiar el ángulo de la articulación en la dirección opuesta, enderezar el brazo y moviendo la mano hacia la pata.

Contracción excéntrica

Durante un contracción excéntrica (alargamiento de la contracción), el músculo se alarga mientras esté bajo tensión debido a una mayor que el músculo genera fuerza opositora. En lugar de trabajar para hacer un empalme en la dirección de la contracción del músculo, el músculo actúa a desacelerar el conjunto al final de un movimiento o de otra manera controla el reposicionamiento de una carga. Esto puede ocurrir involuntariamente (por ejemplo, al intentar mover un peso demasiado pesado para el músculo elevador) o voluntariamente (por ejemplo, cuando el músculo es ' suavizar' un movimiento). En el corto plazo, entrenamiento de fuerza implicando tanto excéntricas y concéntricas contracciones parecen aumentar fuerza muscular más que el entrenamiento con contracciones concéntricas solas. Sin embargo, daño muscular inducido por el ejercicio también es mayor durante el alargamiento de las contracciones.

Durante una contracción excéntrica de la músculo bíceps, la codo comienza el movimiento mientras se dobló y luego se endereza como la mano se mueve lejos de la hombro. Durante una contracción excéntrica de la músculo del tríceps, el codo, inicia el movimiento recto y luego dobla como la mano se mueve hacia los hombros. Desmin, Titiny otro z-line proteínas están involucrados en las contracciones excéntricas, pero su mecanismo es mal entendida en comparación con el puente de la Cruz ciclismo en las contracciones concéntricas.

Aunque el músculo está haciendo un importe negativo de trabajo mecánico, (se está trabajando on el músculo), energía química (en grasa, glucosa o ATP) sin embargo se consume, aunque menos podría ser consumido durante una contracción concéntrica de la misma fuerza. Por ejemplo, se gasta más energía subiendo las escaleras que van en el mismo vuelo.

Los músculos sometidos a carga excéntrica pesada sufren un daño mayor cuando está sobrecargado (tales como durante la construcción de músculo o entrenamiento de fuerza ejercicio) en comparación con carga concéntrico. Cuando se utilizan las contracciones excéntricas en entrenamiento con pesas, normalmente se llaman negativos. Durante una contracción concéntrica, deslice las fibras musculares a través de unos a otros, reuniendo las líneas Z. Durante una contracción excéntrica, los filamentos deslizan unos a otros el camino opuesto, aunque no se conoce el movimiento real de las cabezas de miosina durante una contracción excéntrica. Ejercicio con una pesada carga excéntrica en realidad puede soportar un peso mayor (los músculos son más fuerte durante la contracción excéntrica que durante las contracciones concéntricas aproximadamente el 40%) y también provoca mayor daño muscular y dolor muscular de aparición tardía uno o dos días después del entrenamiento. Ejercicio que incorpora tanto excéntricas y concéntricas contracciones musculares (es decir, con una fuerte contracción y una disminución controlada del peso) puede producir mayores ganancias en la fuerza de las contracciones concéntricas solas. Tiempo pesado acostumbrado contracciones excéntricas pueden conducir fácilmente a sobreentrenamiento, formación moderada puede conferir protección contra lesiones.

Contracciones excéntricas en movimiento

Contracciones excéntricas ocurren normalmente como una fuerza de frenado en oposición a una contracción concéntrica de proteger las articulaciones. Durante prácticamente cualquier movimiento rutinario, contracciones excéntricas ayudar a mantener los movimientos suaves, pero pueden también lentos movimientos rápidos como un golpe o lanzar. Parte de la formación de movimientos rápidos tales como pitcheo durante el béisbol consiste en la reducción excéntrica frenado permitiendo un mayor poder ser desarrollado a lo largo del movimiento.

Las contracciones excéntricas están investigando por su capacidad de rehabilitación de la velocidad de los tendones débiles o heridos. Tendinitis aquílea se ha demostrado para beneficiarse de la alto-carga contracciones excéntricas.

Contracción isométrica

Artículo principal: Ejercicio isométrico

Un Contracción isométrica de un músculo genera fuerza sin cambiar la longitud. Un ejemplo puede ser encontrado cuando los músculos de la mano y antebrazo agarre un objeto; el articulaciones de la mano no, pero los músculos generan fuerza suficiente como para impedir que se cayó el objeto.

Fisiología

Fibras musculares en posiciones contratadas (abajo) y relajadas (arriba)

Para los músculos voluntarios, todos contracción (excluyendo los reflejos) ocurre como resultado de esfuerzo consciente originarios de la cerebro. El cerebro envía señales, en forma de potenciales de acción, a través de la sistema nervioso para el motoneurona que inerva varias fibras musculares. En el caso de algunos reflejos, la señal al contrato puede originar en el médula espinal a través de un circuito de retroalimentación con la materia gris. Los músculos involuntarios, tales como la corazón o músculos lisos en el contrato del sistema vascular y estómago como resultado de actividad cerebral no consciente o estímulos endógenos en el músculo en sí. Otras acciones como la locomoción, respiración y masticar tienen un aspecto reflejo a ellos: las contracciones pueden ser iniciadas tanto consciente o inconscientemente.

Hay tres tipos generales de los tejidos musculares:

• Músculo esquelético responsable de movimiento
• Músculo cardiaco responsable de bombear la sangre
• Músculo liso responsable de las contracciones sostenidas en el sistema vascular, tracto gastrointestinaly otras áreas del cuerpo.

Esquelético y músculos cardíacos son llamados músculo estriado debido a su aspecto rayado bajo un microscopio, que es debido al patrón alterno altamente organizado de una banda y banda I.

Mientras que el impulso nervioso perfiles son, en su mayor parte, siempre los músculos esqueléticos, mismos son capaces de producir diversos niveles de la fuerza contráctil. Este fenómeno puede explicarse mejor por la suma de fuerza. Fuerza suma describe la adición de contracciones cada contracción para aumentar la intensidad de la contracción muscular general. Esto puede lograrse de dos maneras: al aumentar el número y tamaño de las unidades contráctiles simultáneamente, llamado adición de fibra múltiplesy por el aumento de la frecuencia en que los potenciales de acción son enviados a las fibras musculares, llamados suma frecuencia.

• Adición de fibra múltiples – Cuando se envía una señal débil por el CNS se contraiga un músculo, las unidades motoras pequeñas, siendo más excitables que las más grandes, son estimuladas. Como el intensidad de la señal aumenta, más unidades motoras están emocionadas además de los más grandes, con las unidades motoras más grandes teniendo tanto como 50 veces la fuerza contráctil como los más pequeños. Más y más grandes unidades motoras son activadas, la fuerza de la contracción del músculo se vuelve progresivamente más fuerte. Un concepto conocido como el principio de tamaño, permite una gradación de fuerza muscular durante la contracción débil para ocurrir en pequeños pasos, que entonces llegan a ser progresivamente más grandes cuando se requieren mayores cantidades de fuerza.
• Suma frecuencia – Para músculos esqueléticos, la fuerza ejercida por el músculo es controlada mediante la variación de la frecuencia en que potenciales de acción se envían a las fibras musculares. Potenciales de acción no llega a los músculos síncrono, y durante una contracción, una fracción de las fibras en el músculo a disparar en cualquier momento dado. En una circunstancia típica, cuando un ser humano está ejerciendo un músculo tan duro como es capaz de conscientemente, aproximadamente un tercio de las fibras en ese músculo será estar disparando a la vez, aunque esta proporción puede verse afectada por diversos factores fisiológicos y psicológicos (incluyendo Órganos tendinosos de Golgi y Células de Renshaw). Este nivel 'bajo' de contracción es un mecanismo de protección para evitar Avulsión del tendón — la fuerza generada por la contracción de un 95% de todas las fibras es suficiente para dañar el cuerpo.

Músculo esquelético

Mecanismos moleculares de la función muscular esquelética

Para obtener más información: Acoplamiento excitación-contracción

El teoría del filamento deslizante describe el proceso utilizado por músculos a contrato. Es un ciclo de eventos repetitivos que provocan un filamento fino Deslice sobre un filamento grueso y generar tensión en el músculo. Fue desarrollado independientemente por Andrew F. Huxley y Rolf Niedergerke y por Hugh Huxley y Jean Hanson en 1954.

1. Un potencial de acción originarios del CNS alcanza un motoneurona alfa, que luego transmite un potencial de acción en su propio Axon.
2. El potencial de acción se propaga mediante la activación de canales voltaje-bloqueados del sodio a lo largo del axón hacia el Unión neuromuscular. Cuando llegue a la intersección, causa un flujo de iones de calcio a través de la canales de calcio voltaje-bloqueados.
3. El Ca²⁺ afluencia provoca vesículas que contienen el neurotransmisor acetilcolina al fusionarse con la membrana plasmática, liberación de acetilcolina afuera en el espacio extracelular entre la neurona motora terminal y la placa neuromuscular de la fibra del músculo esquelética.
4. La acetilcolina se difunde a través de la sinapsis y se une y activa receptores nicotínicos de la acetilcolina en la Unión neuromuscular. Activación de los receptores nicotínicos abre su intrínseca sodio/potasio canal, causando sodio Rush in y potasio para filtrar hacia fuera. Porque el canal es más permeable al sodio, la diferencia de carga entre las superficies internas y externas de la membrana de la fibra del músculo se vuelve menos negativa, desencadenando un potencial de acción.
5. El potencial de acción se propaga a través de la red de la fibra muscular de T-túbulos, despolarizante la porción interna de la fibra muscular.
6. La despolarización activa (de canales de calcio dependientes de voltaje tipo Lreceptores de dihidropiridina) en el túbulo T canales de membrana, que se encuentran en proximidad cercana a la liberación de calcio ()receptores de Ryanodina) en el adyacente retículo sarcoplásmico.
7. Los canales de calcio voltaje-bloqueados activado interactuarcon físicamente con canales de calcio-liberación para activarlas, causando el retículo sarcoplásmico liberar calcio.
8. El calcio se une a la troponina C presente en el actina-que contienen filamentos finos de la miofibrillas. La troponina entonces allosterically modula el tropomiosina. En circunstancias normales, la tropomiosina obstruye sterically sitios de unión de miosina sobre el filamento fino; una vez que el calcio se une a la troponina C y causa un cambio alostérico en la proteína troponina, troponina T permite tropomiosina moverse, desbloqueo de los sitios de Unión.
9. Miosina (que tiene ADP y fosfato inorgánico atado a su bolsillo de unión del nucleótido y está en un estado listo) se une a los sitios de unión al recién descubierto en el filamento fino (vinculante para el filamento delgado está muy firmemente acoplada a la liberación de fosfato inorgánico). Miosina está ahora obligado a actina en el estado de unión fuerte. La liberación de ADP y fosfato inorgánico están acoplados firmemente que el movimiento de la energía (actina actúa como un cofactor en la liberación de fosfato inorgánico, agilizando la liberación). Esto empujará las Z-bandas hacia el otro, acortando el sarcómero y la banda.
10. ATP se une a la miosina, que permite liberar la actinia y estar en los débiles vinculante (falta de ATP hace este paso imposible, dando lugar a la característica del estado de rigor del estado el rigor mortis). Luego, la miosina hidroliza el ATP y utiliza la energía para avanzar en la conformación de "volver armado". En general, la evidencia (predicha y en vivo) indica que cada cabeza de miosina del músculo esquelético mueve 10 – 12 nm cada movimiento de la energía, sin embargo también existe evidencia ()in vitro) de variaciones (menores y mayores) que aparecen específicas de la isoforma de miosina.
11. Repiten los pasos 9 y 10 mientras ATP está disponible y calcio se enlaza libremente dentro de los filamentos finos.
12. Mientras se producen los pasos anteriores, el calcio es bombea activamente en el retículo sarcoplásmico. Cuando ya no está presente en el filamento fino del calcio, la tropomiosina cambia conformación vuelve a su estado anterior con el fin de bloquear los sitios de Unión otra vez. La miosina cesa vinculante para el filamento fino, y las contracciones cesan.

Los iones del calcio dejan la molécula de troponina para mantener la concentración del ión calcio en el sarcoplasma. El bombeo activo de los iones del calcio en el retículo sarcoplásmico crea una deficiencia en el líquido alrededor de las miofibrillas. Esto provoca que la remoción de los iones del calcio de la troponina. Así, el complejo Troponina-Tropomiosina otra vez cubre los sitios de unión de los filamentos de actina y cesa la contracción.

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  Fase 1

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  Fase 2

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  Fase 3

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  Fase 4

Fisiológicamente, esta contracción no es uniforme a través del sarcómero; la posición central de los filamentos gruesos se vuelve inestable y puede cambiar durante la contracción. Sin embargo las acciones de elásticas proteínas tales como Titin son hipótesis para mantener la tensión uniforme a través del sarcómero y tire el filamento grueso en una posición central.

Músculo liso

Para obtener más información: Músculo liso

La interacción del deslizamiento de los filamentos de actina y miosina es similar en el de músculo liso. Existen diferencias en las proteínas involucradas en la contracción en vertebrados del músculo liso en comparación al músculo cardíaco y esquelético. Músculo liso no contiene troponina, pero contiene la tropomiosina de proteína del filamento fino y otras proteínas notables – caldesmon y calponin. Las contracciones son iniciadas por la fosforilación de la miosina en lugar de unión del calcio a la troponina activada por calcio. Las contracciones en el músculo liso vertebrado son iniciadas por los agentes que aumentan el calcio intracelular. Este es un proceso de despolarización el sarcolema y entrar a través de los canales de calcio tipo L de calcio extracelular y calcio intracelular suelte predominantemente desde el retículo sarcoplásmico. Liberación de calcio desde el retículo sarcoplásmico es de canales del receptor de rianodina (calcio chispas) por un proceso redox y Inositol trifosfato del receptor canales por el segundo mensajero inositol trifosfato. El calcio intracelular se une con calmodulina, que luego se une y activa quinasa de cadena ligera de miosina. La quinasa de cadena ligera de calcio-calmodulina-miosina compleja fosforila miosina el 20 kilodalton cadenas ligeras de miosina (kDa) en residuos del aminoácido-serina 19, iniciando la contracción y activando el miosina ATPasa. Se sospecha que la fosforilación de caldesmon y calponin por varias quinasas a desempeñar un papel en la contracción del músculo liso.

La fosforilación de las 20 cadenas ligeras de miosina kDa se correlaciona bien con la velocidad de acortamiento del músculo liso. Durante este período, hay una rápida ráfaga de utilización de la energía según lo medido por el consumo de oxígeno. A pocos minutos de la iniciación, el nivel de calcio reduce marcadamente, la miosina kDa 20 luz disminuye la fosforilación de las cadenas y disminuye la utilización de la energía; Sin embargo, se mantiene vigente en músculo liso tónico. Durante la contracción del músculo, rápidamente ciclismo crossbridges forma entre activado actina y miosina fosforilada, generando fuerza. Se presume que el mantenimiento de los resultados de la fuerza de defosforilaciones "pestillo-puentes" que lentamente del ciclo y mantienen la fuerza. Un número de quinasas como Rho cinasa, Zip quinasa, y Proteína quinasa C se cree que participan en la fase de contracción, sostenida y flujo de calcio puede ser significativo.

Invertebrados los músculos lisos

En músculo invertebrados liso, la contracción se inicia con calcio directamente vinculantes a miosina y luego rápidamente ciclismo Cruz-puentes fuerza generadora. Similar a la del músculo liso de la tónica de vertebrados, hay una energía baja utilización captura fase y bajo en calcio. Este sostenido fase o fase de captura ha sido atribuida a una proteína de captura que es similar a la quinasa de cadena ligera de miosina y Titin, conocida como twitchin.

Historia

Acoplamiento excitación-contracción (E-C) fue un término acuñado en 1952 para describir el proceso fisiológico de la conversión de un estímulo eléctrico a una respuesta mecánica. Este proceso es fundamental para la fisiología muscular, mediante el cual el estímulo eléctrico suele ser un potencial de acción y la respuesta mecánica es contracción. E-C acoplamiento puede ser dysregulated en muchas enfermedades.Aunque desde hace más de medio siglo E-C acoplamiento, todavía es un área activa de investigación biomédica. El esquema general es que un potencial de acción llega para despolarizar la membrana celular. Por mecanismos específicos del tipo de músculo, esta despolarización resulta en un aumento en el citosol calcio Eso se llama un calcio transitorios. Este aumento de calcio activa proteínas contráctiles sensibles al calcio que luego utilizan BT3 a causa de acortamiento de la célula.

El mecanismo para la contracción muscular evadió los científicos desde hace años y requiere investigación continua y actualización. El teoría del filamento deslizante se describe un proceso utilizado por músculos para contratar y ahora es la teoría aceptada para la contracción muscular. Es un ciclo de eventos repetitivos que provocan un filamento fino Deslice sobre un filamento grueso y generar tensión en el músculo. Fue desarrollado independientemente por Andrew F. Huxley y Rolf Niedergerke y por Hugh Huxley y Jean Hanson en 1954.

Relaciones de fuerza-velocidad y fuerza-longitud

Para más detalles sobre este tema, ver Modelo de la colina del músculo.

A diferencia de sistemas mecánicos tales como motores, la fuerza que puede generar un músculo depende de la longitud y la velocidad de acortamiento del músculo.

Longitud del músculo contra fuerza isométrica

Relación fuerza-longitud, también llamado la curva de longitud tensión se refiere a la fuerza de una contracción isométrica a la longitud del músculo en el cual se produce la contracción. Músculos operan con mayor fuerza activa cuando cerca de una longitud ideal (a menudo su longitud de reposo). Cuando se estira o acortado más allá de este (ya sea debido a la acción del músculo del mismo o por una fuerza externa), disminuye la fuerza activa máxima generada. Esta disminución es mínima para las desviaciones pequeñas, pero la fuerza disminuye rápidamente a medida que la longitud se desvía más lejos de lo ideal. Como resultado, en la mayoría de los sistemas biológica, la gama de la contracción muscular permanecerá en el pico de la curva de longitud tensión, con el fin de maximizar la fuerza de contracción (una excepción notable es el músculo cardiaco que funciona en ascendente miembro así puede aumentar la fuerza al estirarse por un aumento en la ley de la precarga-Starling). Debido a la presencia de proteínas elásticas dentro de un músculo (como titin), como el músculo es estirado más allá de una longitud dada, existe una fuerza completamente pasiva, que se opone a la prolongación. Combinados, vemos una fuerte resistencia a alargar un músculo activo más allá del pico de fuerza activa.

Relación de fuerza – velocidad: derecho de las contracciones concéntricas de eje vertical (el músculo se acorta), a la izquierda de las contracciones excéntricas de eje (el músculo se alarga bajo carga); energía desarrollada por el músculo en rojo.

Relación de fuerza – velocidad:: La velocidad a la cual un músculo cambia de longitud (generalmente regulado por fuerzas externas, tales como carga u otros músculos) también afecta a la fuerza que puede generar. Fuerza declina de manera hiperbólica en relación con la fuerza isométrica medida que aumenta la velocidad acortamiento, llegando eventualmente a cero a una velocidad máxima. El reverso es válido para cuando se estira el músculo – aumentos por encima del máximo isométrico, hasta finalmente llegar a un máximo absoluto de la fuerza. Esto tiene fuertes implicaciones para la tasa en la cual los músculos pueden realizar trabajo mecánico (energía). Puesto que la energía es igual a veces la velocidad de la fuerza, el músculo no genera ninguna energía en fuerza isométrica (debido a la velocidad cero) o máxima velocidad (debido a la fuerza de cero). En cambio, la velocidad de acortamiento óptima para la generación de energía es aproximadamente un tercio de la máxima velocidad de acortamiento.

Estas dos propiedades fundamentales del músculo tienen numerosas consecuencias biomecánicas, incluyendo limitación de corriente velocidad, fuerza y salto distancia y altura.

Véase también

• Calambre
• Distonía
• Fisiología del ejercicio
• Fasciculación
• Modelo de la colina del músculo
• H ' ipnico idiota
• Prueba in vitro del músculo
• Mioclono
• Espasmo
• Supinación
• Contracción uterina

Enlaces externos

• Modelo de filamento deslizante de la contracción muscular
• Fisiología de la contracción del músculo esquelético | Medchrome
• Animación: Miofilamento contracción

Otras Páginas

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