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1.4.17.8: El sistema muscular - Biología

1.4.17.8: El sistema muscular - Biología


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Objetivos de aprendizaje

  • Identificar la estructura y función del sistema muscular.

los sistema muscular es el sistema biológico de los humanos que produce el movimiento. El sistema muscular, en los vertebrados, se controla a través del sistema nervioso, aunque algunos músculos, como el músculo cardíaco, pueden ser completamente autónomos. Músculo es tejido contráctil y se deriva de la capa mesodérmica de las células germinales embrionarias. Su función es producir fuerza y ​​provocar movimiento, ya sea locomoción o movimiento dentro de los órganos internos. Gran parte de la contracción muscular se produce sin pensamiento consciente y es necesaria para la supervivencia, como la contracción del corazón o la peristalsis, que empuja los alimentos a través del sistema digestivo. La contracción muscular voluntaria se utiliza para mover el cuerpo y se puede controlar con precisión, como los movimientos del dedo o los movimientos bruscos como los del bíceps y el tríceps.

El músculo está compuesto por células musculares (a veces conocidas como "fibras musculares"). Dentro de las células hay miofibrillas; las miofibrillas contienen sarcómeros que se componen de actina y miosina. Las células musculares individuales están revestidas con endomisio. Las células musculares están unidas por perimisio en haces llamados fascículos. Estos haces luego se agrupan para formar músculo y están revestidos por epimisio. Los husos musculares se distribuyen por todos los músculos y proporcionan información de retroalimentación sensorial al sistema nervioso central.

El músculo esquelético, que involucra músculos del tejido esquelético, está organizado en grupos discretos (Figura 1). Un ejemplo es el bíceps braquial. Está conectado por tendones a procesos del esqueleto. Por el contrario, el músculo liso se encuentra en varias escalas en casi todos los órganos, desde la piel (en la que controla la erección del vello corporal) hasta los vasos sanguíneos y el tracto digestivo (en el que controla el calibre de la luz y la peristalsis, respectivamente).

Hay aproximadamente 640 músculos esqueléticos en el cuerpo humano. Contrariamente a la creencia popular, la cantidad de fibras musculares no se puede aumentar con el ejercicio; en cambio, las células musculares simplemente se hacen más grandes. Sin embargo, se cree que las miofibrillas tienen una capacidad limitada de crecimiento a través de la hipertrofia y se dividirán si están sujetas a una mayor demanda. Hay tres tipos básicos de músculos en el cuerpo: liso, cardíaco y esquelético (ver Figura 2). Si bien difieren en muchos aspectos, todos usan actina deslizándose contra miosina para crear contracción y relajación muscular. En el músculo esquelético, la contracción es estimulada en cada célula por impulsos nerviosos que liberan acetilcolina en la unión neuromuscular, creando potenciales de acción a lo largo de la membrana celular. Todo el músculo esquelético y muchas contracciones del músculo liso son estimuladas por la unión del neurotransmisor acetilcolina. La actividad muscular representa la mayor parte del consumo de energía del cuerpo. Los músculos almacenan energía para su propio uso en forma de glucógeno, que representa aproximadamente el 1% de su masa. El glucógeno se puede convertir rápidamente en glucosa cuando se necesita más energía.

Tipos

  • Músculo liso o "músculo involuntario" consiste en células musculares fusiformes que se encuentran dentro de las paredes de órganos y estructuras como el esófago, el estómago, los intestinos, los bronquios, el útero, los uréteres, la vejiga y los vasos sanguíneos. Las células del músculo liso contienen solo un núcleo y no tienen estrías.
  • Músculo cardíaco También es un “músculo involuntario” pero tiene estructura y apariencia estriadas. Al igual que el músculo liso, las células del músculo cardíaco contienen solo un núcleo. El músculo cardíaco se encuentra solo dentro del corazón.
  • Músculo esquelético o "músculo voluntario" está anclado por tendones al hueso y se utiliza para efectuar movimientos esqueléticos como la locomoción. Las células del músculo esquelético están multinucleadas con los núcleos ubicados periféricamente. El músculo esquelético se denomina "estriado" debido a la apariencia de rayas longitudinales bajo microscopía óptica. Las funciones del músculo esquelético incluyen:
    • Soporte del cuerpo
    • Ayuda en el movimiento de los huesos.
    • Ayuda a mantener una temperatura constante en todo el cuerpo.
    • Ayuda con el movimiento de los vasos linfáticos y cardiovasculares a través de las contracciones.
    • Protección de órganos internos y contribución a la estabilidad articular.

El músculo cardíaco y esquelético está estriado porque contiene sarcómeros y está empaquetado en arreglos de haces muy regulares; el músculo liso no tiene ninguno. El músculo estriado se usa a menudo en ráfagas cortas e intensas, mientras que el músculo liso sostiene contracciones más largas o casi permanentes.

El músculo esquelético se divide en varios subtipos:

  1. Tipo I, oxidativo lento, contracción lenta, o músculo "rojo" es denso con capilares y es rico en mitocondrias y mioglobina, lo que le da al tejido muscular su característico color rojo. Puede transportar más oxígeno y mantener la actividad aeróbica.
  2. Tipo II, contraccion rapida, el músculo tiene tres tipos principales que son, en orden creciente de velocidad contráctil:
    1. Tipo IIa, que, como el músculo lento, es aeróbico, rico en mitocondrias y capilares y aparece rojo.
    2. Tipo IIx (también conocido como tipo IId), que es menos denso en mitocondrias y mioglobina. Este es el tipo de músculo más rápido en humanos. Puede contraerse más rápidamente y con una mayor cantidad de fuerza que el músculo oxidativo, pero solo puede mantener breves ráfagas anaeróbicas de actividad antes de que la contracción muscular se vuelva dolorosa (a menudo atribuida a una acumulación de ácido láctico). nótese bien En algunos libros y artículos, este músculo en humanos se llamaba, de manera confusa, tipo IIB.
    3. Tipo IIb, que es músculo anaeróbico, glucolítico, “blanco” que es aún menos denso en mitocondrias y mioglobina. En animales pequeños como roedores o conejos, este es el principal tipo de músculo rápido, lo que explica el color pálido de su carne.

Para la mayoría de los músculos esqueléticos, la contracción se produce como resultado de un esfuerzo consciente que se origina en el cerebro. El cerebro envía señales, en forma de potenciales de acción, a través del sistema nervioso a la neurona motora que inerva la fibra muscular. Sin embargo, algunos músculos (como el corazón) no se contraen como resultado del esfuerzo consciente. Se dice que son autónomos. Además, no siempre es necesario que las señales se originen en el cerebro. Los reflejos son reacciones musculares rápidas e inconscientes que se producen debido a estímulos físicos inesperados. Los potenciales de acción de los reflejos se originan en la médula espinal en lugar del cerebro.

Hay tres tipos generales de contracciones musculares, que coinciden con los tipos de músculos: contracciones del músculo esquelético, contracciones del músculo cardíaco y contracciones del músculo liso.


Trastornos del sistema muscular y esquelético

Los siguientes puntos destacan los diez trastornos importantes del sistema muscular y esquelético. Los trastornos son: 1. Artritis 2. Osteoporosis 3. Osteomalacia o raquitismo 4. Bursitis 5. Dislocación 6. Esguince y distensión 7. Enfermedad de Paget 8. Distrofia muscular 9. Miastenia grave 10. Tetania.

Trastorno n. ° 1. Artritis:

Es causada por la inflamación de las articulaciones. Aquí se describen algunos tipos de artritis.

(i) Artritis reumatoide (AR):

Se diagnostica por la presencia de factor reumatoide (un tipo de inmunoglobulina IgM). La artritis reumatoide es una inflamación de la membrana sinovial en las articulaciones sinoviales.

Cuando esta membrana, que es fuente de líquido sinovial, se inflama, produce demasiado líquido. De hecho, la membrana sinovial comienza a secretar gránulos anormales llamados pannus, que después de acumularse en la superficie del cartílago articular, provocan su erosión.

Los tejidos fibrosos están unidos a los huesos, lo que hace que las articulaciones sean inamovibles. Varias articulaciones se ven afectadas. La AR es el resultado de una reacción autoinmune. Las articulaciones se hinchan y se vuelven extremadamente dolorosas. El dolor y la inflamación pueden reducirse mediante tratamiento térmico y fisioterapia. En casos extremos, se realiza el reemplazo de las articulaciones dañadas.

Un tipo de artritis reumatoide que se presenta en personas más jóvenes es la * enfermedad de Still (artritis reumatoide juvenil).

La osteoartritis también se llama enfermedad degenerativa de las articulaciones. Es el tipo más común de enfermedad articular. Se caracteriza por la erosión progresiva del cartílago articular en la articulación sinovial. El término osteoartritis implica una enfermedad inflamatoria. Las rodillas y las manos se ven afectadas con más frecuencia en las mujeres y las caderas en los hombres.

(iii) Artritis infecciosa:

Los microorganismos de todo tipo pueden alojarse en las articulaciones durante la circulación sanguínea. Estos tipos de artritis se producen principalmente debido a una infección bacteriana y viral y se denominan artritis bacteriana y viral, respectivamente.

(iv) Gota y artritis gotosa:

Esta enfermedad se debe a un defecto en el metabolismo de las purinas que provoca un exceso de ácido úrico y sus sales (uratos). El nivel de ácido úrico aumenta en la sangre y los cristales de sus sales (p. Ej., Urato de sodio) se acumulan en las articulaciones, lo que resulta en artritis gotosa. El exceso de uratos puede formar cálculos en los riñones. El tratamiento con ciertos medicamentos puede aumentar la excreción de uratos.

Trastorno # 2. Osteoporosis:

La osteoporosis es una enfermedad en la que el hueso pierde minerales y fibras de su matriz. Hay más posibilidades de fracturas. Las personas que están bajo un tratamiento prolongado de cortisona son propensas a la pérdida ósea, lo que lleva a la osteoporosis. Los principales factores causantes de la osteoporosis son los desequilibrios de hormonas como la calcitonina de la tiroides, la parathormona de las paratiroides y las hormonas sexuales y las deficiencias de calcio y vitamina D.

Trastorno # 3. Osteomalacia o raquitismo:

La osteomalacia, llamada raquitismo cuando se presenta en la infancia, es una enfermedad en la que los huesos contienen cantidades insuficientes de calcio y fósforo. Aquí se deben mencionar tres causas: enfermedad renal, deficiencia de vitamina D y un defecto hereditario.

Trastorno # 4. Bursitis:

Las bolsas de las articulaciones a menudo se inflaman, una condición conocida como bursitis. La inflamación puede ser causada por una lesión física o por una presión constante sobre la misma articulación durante un largo período de tiempo.

Trastorno # 5. Dislocación:

Una dislocación es un desplazamiento de las superficies articulares de una articulación; por lo general, implica un daño en los ligamentos que rodean la articulación. La mayoría de las dislocaciones son el resultado de caídas, golpes o esfuerzo extremo y se observan con mayor frecuencia en las articulaciones del pulgar, los dedos, la rodilla o el hombro. Los síntomas de la dislocación incluyen hinchazón, dolor y pérdida de movimiento.

Trastorno # 6. Esguince y distensión:

Un esguince es una torsión de una articulación sin dislocarla. Tal lesión causa daño a los ligamentos y también a menudo daña tendones, músculos, vasos sanguíneos y nervios.

Los esguinces severos son bastante dolorosos y requieren inmovilización durante el proceso de curación. A diferencia de un esguince, una distensión es un estiramiento o torsión menos severo de una articulación. Los músculos y tendones pueden estirarse y volverse algo dolorosos, pero solo se produce un daño menor en los tejidos de la articulación.

Trastorno # 7. Enfermedad de Paget:

Es causada por una reabsorción ósea anormal por osteoclastos anormales. Se caracteriza por un engrosamiento y ablandamiento irregular de los huesos, lo que resulta en la deformación de los huesos.

Trastorno # 8. Distrofia muscular:

En este orden, el gen mutado (este es el gen más grande en el hombre) en la mitad del brazo corto del cromosoma X es incapaz de producir una proteína llamada distrofina en los músculos esqueléticos.

Se cree que este último transmite la señal del nervio al almacenamiento de calcio en la célula muscular. Esta proteína está asociada con el sarcolema (membrana plasmática del músculo) donde desempeña un papel en la señalización transmembrana y en la estabilización de la membrana plasmática.

Debido a su deficiencia, el calcio no se libera de la célula muscular. Como resultado, no se produce la contracción muscular. El aumento anormal de los niveles de calcio en el músculo libera una enzima que destruye la actina y la miosina, lo que resulta en una debilidad y timidez muscular fatales.

Hay deterioro de los músculos de la cintura a una edad temprana. El paciente no puede caminar después de los 12 años, seguido de miocardiopatía, deterioro mental y muerte a los 20 años debido a insuficiencia cardíaca o respiratoria. Es común en varones. Las portadoras heterocigotas femeninas son normales.

Trastorno # 9. Miastenia grave:

Trastorno autoinmune que afecta la unión neuromuscular que conduce a fatiga, debilitamiento y parálisis del músculo esquelético.

Trastorno # 10. Tetania:

Espasmos rápidos (contracciones amplias) en el músculo debido a un bajo nivel de Ca ++ en los fluidos corporales.


Sistema muscular

Patrick ha estado enseñando Biología AP durante 14 años y es el ganador de múltiples premios de enseñanza.

los sistema muscular incluye todos los músculos del cuerpo de un organismo y permite que los organismos se muevan. Muchos de los músculos del sistema muscular de los vertebrados están controlados por el sistema nervioso. Hay tres tipos de tejido muscular. El músculo esquelético (también conocido como estriado) proporciona movimiento corporal. Los músculos lisos controlan funciones automáticas como la respiración. Los músculos cardíacos forman el corazón y le permiten bombear sangre a través del sistema circulatorio.

Sé que cuando me miras piensas en músculos. Bueno, eso es porque el sistema muscular es un sistema tan importante en el cuerpo. Está involucrado en el movimiento y lo sabemos. Está involucrado en el apoyo. A veces no nos damos cuenta de eso, pero imagina que si dejas de usar los músculos, simplemente te desplomas y te dejas caer en el suelo. También se utiliza para proporcionar calor. No pensamos en eso, pero ¿recuerdas qué pasa cuando sales afuera y hace frío? Empiezas a temblar. ¿Por qué? Para generar el calor. La mayor parte de la energía utilizada por los músculos, aproximadamente el 80 por ciento, se emite en forma de calor y esta es una de las formas en que los mamíferos podemos mantener nuestra temperatura corporal alta mediante el uso de la contracción muscular para generar mucho calor.

Ahora, dentro del sistema muscular, en realidad hay tres tipos diferentes de tejido muscular. No solo los músculos que forman cosas como los bíceps. Ahora su bíceps es un buen ejemplo de un músculo hecho de tejido del músculo esquelético. El tejido del músculo esquelético, como su nombre lo indica, es el que está adherido a los huesos y está involucrado en tirar de nuestros huesos y moverlos. Ahora, el tejido del músculo esquelético se considera voluntario, lo que significa que cuando mi brazo sube, elegí hacer que lo hiciera. No solo porque está subiendo y atacándome por alguna razón aleatoria.

Ahora, hay algunas cosas involuntarias dentro de esto. Si te sientas en una tachuela, aparecerás. Y no dijiste, deseo saltar en el aire. Pero eso todavía se considera un movimiento voluntario a pesar de que es un reflejo.

Ahora, los músculos esqueléticos están estriados, lo que significa que tienen una apariencia despojada y entraré cuando hable de la anatomía del músculo esquelético. Voy a discutir por qué tienen esas apariencias desnudas. Pero no solo son voluntarios y estriados, también son de los tres tipos, son los que normalmente se consideran los más rápidos y fuertes. Pero se fatigan relativamente rápido. Si dudas de mí, sal a correr con una maleta en cada mano y corre a tu máxima velocidad durante 15 minutos. Descubrirás lo fácil que es fatigar los músculos esqueléticos.

Los músculos cardíacos forman las paredes de su corazón y, a diferencia de los músculos esqueléticos, no se fatigan hasta que usted está muerto. Porque, obviamente, una vez que tu corazón deja de latir, estás desconectado para siempre. Por eso están diseñados para que no se fatigan. Ellos, en realidad, esa es una de las razones por las que tu corazón no se aprieta. Puedo apretar los músculos de mis bíceps y mantenerlos bloqueados en contracción. Tu corazón, sin embargo, no se contrae porque eso sería un poco tonto. En cambio, suena a ritmo, relájate. Derrotar. Relajarse. Y ese período, aunque parece tan corto entre un latido del corazón, es un tiempo suficiente para recuperar toda la energía de ATP necesaria para continuar latiendo durante los próximos 80 años impares de su vida, con suerte 100. Músculos cardíacos muy parecidos a los esqueléticos el tejido muscular también está estriado. Se considera involuntario. De hecho, las células del músculo cardíaco tienen la capacidad de generar su propia señal para contraerse. son bastante rápidos. Tal vez no tan rápido como los músculos que forman tus ojos para mirar a tu alrededor o tal vez no tan rápido como, si alguna vez has visto a alguien que es realmente bueno en esos rápidos juegos de disparos personales, sus dedos se desdibujan en el aire. tal vez no tan rápido como los músculos esqueléticos, pero siguen siendo bastante rápidos. No son tan fuertes como los músculos esqueléticos y si te detienes a pensar en ello, la cantidad de fuerza que tu corazón necesita para bombear para empujar la sangre hacia la parte superior de tu corazón, no es ni mucho menos tanto como tu necesidad de decir. lanzar una pelota de fútbol a 30 pies en el aire. Simplemente no necesitas que tu corazón sea tan fuerte.

Músculos lisos o viscerales, se les da este nombre de orden lisos porque no tienen ese aspecto despojado llamado estrías. Entonces se llaman músculos lisos. Mucha gente está comenzando a cambiar al término músculos viscerales porque recubren su visceral, sus entrañas. Estos son los músculos no estriados que están involucrados en mover los alimentos a través de su sistema digestivo, ajustando el diámetro de sus arterias y venas, son las cosas que ayudan a que se le ericen los pelos cuando tiene miedo o frío y debido a esto no -disposición estriada de las proteínas dentro de ellos, no son tan rápidos. Pero, por otro lado, ¿realmente necesitas digerir tu comida muy rápido? Mmm, ¿y está fuera? No. Así que puedes ir con contracciones lentas, que tampoco se fatigan. Y eso es otra cosa buena. No quieres caminar por la calle y el pequeño músculo esfínter al final de tu tracto digestivo, no quieres que se vaya "Estoy cansado". Mmm, mierda.

Por último, son involuntarios. No eliges pensar, debo apretar, debo apretar. No. Simplemente sucede. Y de hecho, tomó alrededor de tres años de entrenamiento intenso para aprender a controlar algunos de estos músculos. A eso lo llamamos entrenamiento para ir al baño y te tomó tres años aprender cómo mantenerlos cerca y, básicamente, puedes anular las señales para abrir y si alguna vez alguien te ha contado un chiste tan bueno o alguien que simplemente salta y te asusta, a veces, la gente pierde ese control.

Pasando a la anatomía del músculo esquelético. Los músculos están formados por múltiples capas, pero puedo pensar en ellos como paquetes de paquetes de paquetes. Un músculo está formado por estos haces llamados fascículos. Cada fascículo está formado por células musculares y, por estúpidas razones históricas, las células musculares se denominan fibras musculares. Cada fibra muscular está formada por haces de proteínas llamadas miofibrillas. Cada proteína individual se llama miofilamento. Myo en caso de que no lo sepas es una palabra raíz que significa músculo. Ahora los miofilamentos están dispuestos en patrones repetidos al menos en el esqueleto y los músculos cardíacos llamados sarcómeros.

Ahora, puedo decirles todo esto, pero podría funcionar mejor mostrárselos. así que echemos un vistazo rápido a este video de Youtube. Ahora, seguiré adelante y lo haré más grande. Y ahora aquí vemos los poderosos músculos de alguien. Si hacemos zoom en este músculo bíceps y lo cortamos para abrirlo y tomar una sección transversal, podemos acercarnos y podemos ver estos haces llamados fascículos. Si extendemos uno de estos fascículos, podemos ver que está envuelto en una capa llamada paramecio y aquí tenemos una célula muscular. Puedes ver los múltiples núcleos que lo componen. De él sobresale una miofibrilla. Hacemos zoom en la miofibrilla y podemos ver estas líneas rojas y azules dispuestas en este patrón repetitivo. Esas líneas rojas y azules son los miofilamentos que forman la miofibrilla. Si extendemos algunos de estos miofilamentos, podemos ver los filamentos gruesos rojos y los filamentos delgados azules. Los filamentos rojos están hechos de una proteína llamada mioína, los azules están hechos de una proteína llamada actina. Y es la miosina la que tiene estas pequeñas extensiones que no aparece en este video llamado puentes cruzados que se estiran y agarran la actina que está a su alrededor. Y pueden tirar cuando hacen eso. Si ves este patrón repetitivo de filamentos gruesos en una pila con filamentos delgados azules alrededor, eso se llama sarcómero y es su movimiento, eso si lo sumamos conduce a la contracción que llamamos contracción muscular.

Ahora, cambiemos a powerpoint y echaremos un vistazo rápido y pasaré muy rápido por el proceso de contracción muscular. Entonces, esta pequeña cosa roja en la parte superior que tiene una pequeña cosa irregular pegada hacia abajo, es uno de esos puentes cruzados de miosina. Las bolas plateadas aquí, esos son los filamentos delgados de actina. Ahora, hay cosas verdes aquí que controlan las proteínas. Uno se llama troponina y el otro se llama tripomiosina.

Cuando una célula nerviosa envía una señal a un músculo, hace que esa célula muscular libere un ión de calcio. Esos iones de calcio se unen o se adhieren al verde. Ahora la actina está bloqueando el agarre de los puentes cruzados. Pero con el calcio, como podemos ver en la esquina superior derecha, el calcio ayuda a que la actina se mueva fuera del camino, de modo que la tripomiosina que cubría la lata de cito que se une a la actina ahora está fuera del camino. Esa miosina roja, como podemos ver en la parte inferior derecha, se agacha y agarra una cita vinculante sobre la actina. Cuando hace eso, el puente cruzado en realidad tenía un ATP o molécula de energía unida a él. El ATP se cae como el puente cruzado, que se llama golpe de potencia. Y agarra y tira de la actina y eso es lo que causa el acortamiento del sarcómero cuando la actina es empujada hacia adentro deslizándose a través de la miosina.

Ahora, si hay un ATP disponible, el puente cruzado soltará la actina mientras la agarra, es agarrada por el ATP y regresa. Es como reiniciar una trampa para ratones. El puente cruzado de miosina es como la parte de la trampa del ratón que se rompe. Tienes que ponerle energía para que suelte el ratón. Pero tan pronto como se activa el gatillo, si la miosina y el calcio y la tripomiosina, la cosa larga y delgada, todavía se combinan, entonces volverá a agarrar. Sin embargo, si el calcio se retira de nuevo a una parte de la célula muscular llamada retículo edoplásmico, entonces la troponina y la tripomiosina cubren la actina y los puentes cruzados ya no pueden agarrarse. Y eso es la contracción muscular.


Ciencia muscular

Mayo & # 1602011 - Popeye se entusiasmó con su "músculo lotta". Arnold Schwarzenegger no sería Arnold si no fuera por sus pectorales explosivos. Sin embargo, aunque nos maravillamos con los antebrazos abultados y los abdominales marcados, los músculos todavía presentan a los biólogos muchas preguntas sin resolver, como los detalles específicos de cómo se forman y por qué se atrofian.

En Johns Hopkins, tres investigadores están examinando estas cuestiones, utilizando tres enfoques muy diferentes.

Los podosomas de la célula migratoria púrpura (derecha) se introducen en el territorio de la célula estacionaria gris.

Fusión de músculos

Los músculos pueden ser las células más comunitarias. A diferencia de la mayoría de los otros tipos de células, las células del músculo esquelético, conocidas como mioblastos, se fusionan durante el desarrollo, agrupan el contenido de su citoplasma y forman una célula gigante (una fibra muscular) que contiene múltiples núcleos. “La fusión de mioblastos permite que cientos, o incluso miles, de células musculares individuales coordinen sus funciones como una sola unidad”, dice Elizabeth Chen, profesora asistente de Biología Molecular y Genética. Esta gran unidad multinucleada puede actuar como una poderosa máquina contráctil.

Chen se centra en los cómo y por qué moleculares de este extraordinario proceso, utilizando el embrión de mosca de la fruta en desarrollo como sistema modelo.

Los investigadores han sabido que dos tipos de células están involucradas en la fusión de mioblastos en la mosca de la fruta: una célula estacionaria, que permanece en una posición fija durante la unión de dos células, y una célula migratoria, que se acerca y se adhiere a la célula estacionaria. Pero los mecanismos más detallados, dice Chen, han sido "una caja negra".

Chen, sin embargo, ha aclarado recientemente una parte importante del misterio utilizando microscopía óptica y electrónica. Su grabación de video de 20 minutos del proceso muestra una estructura invasiva que sobresale de la membrana de la célula migratoria cuando la célula se acerca a la célula estacionaria. Los estudios de microscopía electrónica revelaron además protuberancias en forma de dedos, que Chen llama podosomas, que penetran en el territorio de la célula estacionaria. "Es como una pequeña mano que se extiende para empujar la membrana de la otra célula", dice Chen.

En cuanto a la célula migratoria, parece formar un anillo, o sello similar a una junta, alrededor de cada podosoma. Las dos membranas celulares en estas regiones luego se mezclan para formar una.

Chen cree que las células musculares humanas emplean un mecanismo similar para la fusión celular, ya que la mayoría de los componentes moleculares descubiertos en las moscas también se encuentran en las células humanas.

Aunque su trabajo se centra en la biología fundamental, Chen dice que sus hallazgos podrían algún día ayudar a los médicos a mejorar ciertos tipos de terapia con células madre diseñadas para tratar a pacientes con distrofia muscular. Una vez introducidas en un paciente, las células madre musculares deberán fusionarse para formar fibras musculares. Comprender el mecanismo normal podría ayudar a los médicos a mejorar la eficiencia de la fusión celular en los tratamientos con células madre.

Los "ratones poderosos" (derecha) carecen del gen de la miostatina, lo que les da músculos dos veces más grandes de lo normal.

Desactivar un gen muscular, en busca de una terapia

En 1997, el profesor de Biología Molecular y Genética Se-Jin Lee atrajo la atención mundial cuando generó una raza especial de "ratones poderosos" al desactivar un gen llamado miostatina. Los ratones de laboratorio mostraron músculos dos veces más grandes de lo normal. Aunque el hallazgo despertó el interés de muchos aspirantes a culturistas, Lee dice que no está interesado en la estética muscular, sino en comprender la biología básica del gen y la proteína de la miostatina, y aprender a aprovechar ese conocimiento para beneficiar a los pacientes con distrofia muscular, músculo relacionado con la edad. pérdida y otras enfermedades musculares.

Así que durante los últimos 14 años se ha centrado en comprender cómo la proteína miostatina interactúa con otras proteínas en lo que parece ser una vía de señalización compleja. Y ha realizado decenas de experimentos destinados a identificar fármacos que puedan inhibir la miostatina.

La miostatina es como la policía a granel del cuerpo, dice Lin, su trabajo es mantener bajo control el crecimiento de los músculos. Entonces, en teoría, la inhibición de la miostatina u otras proteínas de la vía de la miostatina permitiría que los músculos crecieran más y quizás compensaría la pérdida de masa muscular en enfermedades como la distrofia muscular.

"Existe un gran interés farmacéutico en seguir esta estrategia", dice Lee. Al menos cinco empresas han realizado o están realizando ensayos clínicos de inhibidores de miostatina.

Uno de los más prometedores, según Lee, es una terapia basada en proteínas desarrollada por Acceleron Pharma. El fármaco en investigación se basa en una molécula generada por Lee, que demostró que aumentó drásticamente el crecimiento muscular en ratones. Ahora, Acceleron ha realizado pruebas de fase 1 de su producto en mujeres posmenopáusicas y ha demostrado que el fármaco en investigación aumenta la masa muscular magra en todo el cuerpo. La compañía también inició ensayos de fase 2 del fármaco en niños con distrofia muscular de Duchenne, pero detuvo el ensayo prematuramente porque algunos pacientes desarrollaron hemorragias nasales y otros problemas menores de hemorragia. La compañía planea abordar esos problemas y lanzar un estudio rediseñado.

"Los resultados de la fase 1 son bastante emocionantes", dice Lee. Sin embargo, es cauteloso. El estudio de fase 1 se diseñó para probar la seguridad del fármaco en voluntarios sanos, no su potencial terapéutico. En la distrofia muscular, las fibras musculares son frágiles y más susceptibles al daño. Por lo tanto, la construcción de versiones más grandes de esas fibras puede o no compensar su debilidad.

Solo un estudio de fase 2, realizado por Acceleron u otra empresa, demostrará si la inhibición de la miostatina puede mejorar la función muscular en pacientes con distrofia muscular de Duchenne. Hasta entonces, Lee tiene la esperanza de que los inhibidores de la miostatina puedan ofrecer algún valor terapéutico, si no como tratamiento para la distrofia muscular. La miostatina es fundamental para la regulación del crecimiento muscular, dice. "Es difícil imaginar que un inhibidor de miostatina no funcione para alguna enfermedad".

Pistas de ardillas

De noviembre a abril, Ronni Cohn guarda algo inusual en los refrigeradores de su laboratorio: ardillas de tierra hibernando. Las bajas temperaturas del frigorífico hacen que los animales entren en su ciclo natural de hibernación.
En la primavera, cuando las ardillas se levantan de su letargo invernal, Cohn estudia su biología muscular.

Los animales están ayudando a dilucidar los mecanismos moleculares que subyacen a la atrofia muscular, dice Cohn, profesor asistente de pediatría, neurología y del Instituto de Medicina Genética McKusick-Nathans. Los músculos se encogen y debilitan si no se ejercitan. La pérdida de masa muscular también se produce en determinadas enfermedades y es una consecuencia inevitable del envejecimiento. La pérdida de masa muscular relacionada con la edad, o sarcopenia, afecta al 40 por ciento de las personas que tienen 80 años o más. Tales debilidades aumentan el riesgo de caídas y plantean un problema de salud pública significativo, cuyos costos ascendieron a 18.500 millones de dólares en 2000, según un análisis.

Las ardillas terrestres, sin embargo, parecen desafiar la regla que dice que los músculos disminuyen si no se usan. "Durante seis meses, no se mueven, comen ni beben", dice Cohn. "Y luego se despiertan, caminan y saltan como si nada hubiera pasado".
En sus mediciones de varios genes y proteínas asociados a los músculos en ardillas que salen de la hibernación, Cohn encuentra que los perfiles moleculares de los animales son similares a los observados en atletas de resistencia, como corredores de maratón, y en atletas cuyo deporte requiere fuerza, como como levantadores de pesas. "Está resultando ser un sistema increíblemente afinado de muchas vías", dice.

Iluminar aún más esas vías podría ayudar a los científicos a encontrar formas de imitar sus características en pacientes que buscan tratamientos para la pérdida de masa muscular.

Dicha investigación solo se volverá más vital a medida que la población envejezca, agrega Cohn, y más de nosotros ve que nuestro físico una vez tenso disminuye. Los Popeyes y Arnolds del mundo no permanecerán aficionados para siempre. Quizás algún día la medicina les ofrecerá a ellos ya todos nosotros nuevas estrategias para mantener los músculos sanos y fuertes incluso a medida que envejecemos.


Los músculos esqueléticos cruzan las articulaciones y están unidos a los huesos en ambos lados por cuerdas resistentes llamadas tendones. Se contraen para producir movimiento como resultado de las señales nerviosas enviadas desde el cerebro y la médula espinal. Aunque nuestros movimientos están bajo nuestro control consciente, el cerebro puede aprender patrones de movimientos para que podamos realizar ciertas tareas, como caminar, sin pensar.

ACCIÓN MUSCULAR EN MOVIMIENTO

Para enderezar la rodilla, un grupo de músculos de la parte delantera del muslo se contrae, mientras que otros músculos de la parte posterior de la pierna se relajan. Dos grupos de músculos como este se denominan grupos opuestos. Las contracciones de grupos opuestos tienen efectos opuestos, como enderezar y doblar la rodilla.

UNIÓN NEUROMUSCULAR

Para provocar un movimiento, el cerebro envía una serie de señales que indican a músculos específicos que se contraigan, a través de una red de fibras de células nerviosas. Cada fibra individual se divide en varias ramas antes de llegar al músculo, y cada rama se conecta a una única fibra muscular. La región donde se encuentran las fibras nerviosas y musculares se llama unión neuromuscular.

OTROS TIPOS DE MÚSCULO

El músculo esquelético no es el único tipo de músculo del cuerpo. Hay otros dos tipos: músculo liso y músculo cardíaco (corazón). A diferencia del músculo esquelético, estos músculos no están bajo nuestro control consciente.

MÚSCULO LISO

Smooth muscle is found in the walls of many organs, such as the bladder, the womb, and the intestines, where it contracts to propel food along. It has short, spindle-shaped fibres.

CARDIAC MUSCLE

Cardiac muscle contracts tirelessly throughout life to pump blood from the heart to the lungs and around the body. It is made up of a network of branching muscle fibres.


Description: The winning formula hasn't changed much, but a new version that will be more integrated with Whack-A-Bone is in production. Poke-A-Muscle is designed to help the learning of the major superficial muscles of the body. Hunt for muscles with an x-ray scanner and poke the right muscles with your finger. There are 10 stages in all that will challenge most students of anatomy.

Difficulty: First level isn't too bad, but the last level will test most people.

Controls: Mouse click, touchscreen

Learning Curve: Steep. You might start as a novice, but you'll end as an expert

Body System Covered: Muscular

Class Appropriate: The perfect 45-60min lesson

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1.4.17.8: The Muscular System - Biology

Muscle Naming System: Muscles are named, based on various characteristics.

  • Localización: muscles are named based on location, such as the tibialis anterior muscle, which is located near the front of the tibia bone.
  • Tamaño: muscles are named based on their size maximus means larger and minimus means smaller. Examples include the pectoralis major and minor muscles of the chest.
  • Number of insertions: muscles are named based on the number of origins, such as the quadriceps femoris, which has 4.
  • First-class: the fulcrum is between the effort and resistance. There are only a few examples of this type in the human body.
  • Second-class: the resistance is between the fulcrum and the effort.
  • Third-class: the effort is between the fulcrum and the resistance.

Muscle Fascicles: Muscle fibers are arranged into bundles called fascicles. The pattern of fascicles effects muscle strength and motion.

  • Parallel: In this arrangement, the fascicles are parallel with the longitudinal axis of the muscle, such as the stylohyoid muscle of the neck.
  • Circular: In this arrangement, the fascicles are arranged in a circular pattern and enclose an orifice.
  • Convergent: In this arrangement, the fascicles have a broad origin and converge to a narrow insertion.
  • Pennate: In this arrangement, the fascicles are short in relation to the entire length of the muscle, and the tendons extend almost the entire length of the muscle.

Role of Muscles in Blood Pressure and Thermoregulation: Smooth muscle in the walls of precapillary arterioles contract and cause the peripheral vascular resistance to be increased, thereby increasing systemic blood pressure.

  • Muscles of the head and neck: The muscles of the face and head can be divided into 3 main categories: (A) muscles of expression – orbicularis, buccinator, frontalis, occipitalis (B) muscles of chewing – masseter, temporalis and (C) muscles of the neck – sternocleidomastoid.
  • Muscles of the Neck and Shoulder: Sternocleidomastoid, Trapezius, Deltoid, Rotator Cuff: is a group of 4 muscles which hold the head of the arm bone in the shoulder joint and attach the arm to the chest.
  • Muscles of the Chest and Back: muscle of the chest includes - Pectoralis Major, Pectoralis Minor and Intercostal Muscles. The muscles of the back include – Trapezius, Latissimus Dorsi and Serratus Posterior.
  • Muscles of the Upper Extremity: the muscles of the upper arm include – Coracobrachialis, Biceps, Brachialis and the Triceps muscle. The muscles of the forearm include - Pronator Teres, Extensor Digitorum Communis and the Flexor Carpi Radialis. Muscles of the hand include - Palmaris Brevis, Abductor Digiti Quinti, Abductor Pollicis Brevis and the Flexor Pollicis Brevis muscle.
  • Muscles of the Lower Extremity: the muscles of the thigh and shin region include - Quadriceps Muscles, Hamstring Muscles, Tibialis Anterior, Calf Muscles and yhe Extensor Digitorum Longus muscle. The muscles of the foot include - Plantar Aponeurosis, Abductor Hallucis, Flexor Digitorum Brevis and the Abductor Digiti Quinti.

The muscular system includes all the skeletal muscles of the head and neck, upper and lower extremities and the torso. These muscles are arranged in antagonistic pairs and work to move the limb or body part they control. Muscle use lever actions in the body to increase efficient, the joints are the fulcrums.

Specific Tutorial Features:

  • Examples to illustrate the groups of muscles around in the different regions of the body.
  • Detailed anatomical pictures of the different muscles and the levers they control in the human body are presented.
  • Concept map showing inter-connections of new concepts in this tutorial and those previously introduced.
  • Definition slides introduce terms as they are needed.
  • Visual representation of concepts
  • Examples given throughout to illustrate how the concepts apply.
  • A concise summary is given at the conclusion of the tutorial.

Muscles of the Human Body

  • Muscles of the head and neck
  • Muscles of the Neck and Shoulder
  • Muscles of the Chest and Back
  • Muscles of the Upper Extremity
  • Muscles of the Lower Extremity

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Muscle weakness

Weakness is a failure of the muscle to develop an expected force. Weakness may affect all muscles or only a few, and the pattern of muscle weakness is an indication of the type of muscle disease. Often associated with muscle weakness is the wasting of affected muscle groups. A muscle may not be fully activated in weakness because of a less than maximal voluntary effort a disease of the brain, spinal cord, or peripheral nerves that interferes with proper electrical stimulation of the muscle fibres or a defect in the muscle itself. Only when all causes have been considered can weakness be attributed to failure of the contractile machinery (i.e., the anatomy) of the muscle cell.

The effect of weakness in a particular muscle group depends on the normal functional role of the muscle and the degree to which force fails to develop. A weakness in muscles that are near the ends of the limbs usually results in a tendency to drop things if the upper limb is affected or in “foot drop” if the lower limbs are affected. The overall disability is not as great as weakness of more proximal (closer to the body) muscles controlling the pelvic or shoulder girdles, which hold large components of the total body mass against the force of gravity. Weakness of the proximal muscles that control the shoulder blade (scapula), for example, results in “winging” (i.e., when the sharp inner border protrudes backward) as the arms are held outstretched. If the weakness is severe, the arms cannot be raised at all.


Molecular and Cellular Regulation of Adaptation to Exercise

Abstracto

The musculoskeletal system and its connective tissue include the intramuscular connective tissue, the myotendinous junction, the tendon, the joints with their cartilage and ligaments, and the bone they all together play a crucial role in maintaining the architecture of the skeletal muscle, ensuring force transmission, storing energy, protecting joint surface and stability, and ensuring the transfer of muscular forces into resulting limb movement. The musculoskeletal connective tissue structure is relatively stable, but mechanical loading and subsequent mechanotransduction and molecular anabolic signaling can result in some adaptation of the connective tissue, its size, its strength, and its mechanical properties, whereby it can improve its capacity by 5–20% with regular physical activity. For several of the mechanically loaded connective tissues, only limited information regarding molecular and cellular signaling pathways and their adaptation to exercise is available. In contrast to tissue responses with exercise, lack of mechanical tissue loading through inactivity or immobilization of the human body will result in a dramatic loss of connective tissue content, structure, and tolerable load within weeks, to a degree (30–40%) that mimics that of contractile skeletal musculature. This illustrates the importance of regular mechanical load in order to preserve the stabilizing role of the connective tissue for the overall function of the musculoskeletal system in both daily activity and exercise.


1.4.17.8: The Muscular System - Biology

The Skeletal, Muscular, and Integumentary Systems

El sistema esquelético
The skeletal system is the framework for the body. It is made of bones and joints. The skeletal system is support for the body, support for muscle movement, and produces new blood and immune cells. The bone has four layers, the periosteum, spongy bone, compact bone, and bone marrow. The bone can be remodeled by osteoclasts or osteoblasts, depending on mineral needs. Bones are connected to other bones by different types of joints: immovable, slightly movable, and freely movable.

El sistema muscular
The muscular system is made of muscle tissues. It allows body movement, powers the organs, and regulates temperature. The three types of muscle tissue are skeletal muscle, smooth muscle, and cardiac muscle. Muscles are joined to bone via tendons. Muscles are organized into muscle fibers which are themselves organized into sarcomeres, the basic unit of muscle. Sarcomeres are made of thin and thick filaments, which are actin and myosin, respectively. Muscle contraction occurs when the thick filaments pull the thin filaments, shortening the actin, and making the muscle shorter, and thus contraction.

The Integumentary System
The integumentary system is made of skin, hair, and nails. Its basic function is protection of the entire body, as well as exchange and secretion with the external environment. The skin has three layers, the epidermis, dermis, and hypodermis. Hair grows from follicles, and while the hair cell dies it fills with keratin. Nails grow from the tips of toes and fingers, and are also filled with keratin.

  • Extensive diagram of the bones of the human body
  • Table of types of joints and differences
  • Comparison of the types of muscle tissue
  • Active diagram of muscle contraction
  • Definición
  • Human Bones
  • Bone Composition
  • Bone Remodeling
  • Articulaciones

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