1 BIOFÍSICA MUSCULAR UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLODEPARTAMENTO ACADÉMICO DE FÍSICA BIOFÍSICA MUSCULAR Prof. Dr. Elvar Quezada Castillo

2 ESTRUCTURA MICROSCÓPICA DEL MÚSCULO ESQUELÉTICO

3 MIOFILAMENTOS DEL MÚSCULO ESQUELÉTICO

4 DISPOSICIÓN DE LOS MIOFILAMENTOS EN DIFERENTES CORTES TRANSVERSALESI. Filamentos finos II. Filamentos gruesos III. Filamentos gruesos y finos III I II

5 DISPOSICIÓN DE PUENTESDisposición de los puentes entre los miofilamentos. El filamento grueso central emite puentes hacia los 6 filamentos finos que lo rodean. Estas prolongaciones están distribuidas en espiral.

6 CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DE LA CONTRACCIÓN MUSCULAR

7 CURVAS FUERZA /VELOCIDAD Y CALOR LIBERADO POR EL MÚSCULO

8 MÚSCULO EN ACTIVIDAD Contracción simple Registro Gráfico de laContracción tetánica

9 CURVA DEL MÚSCULO EN REPOSO Y EN ACTIVIDAD

10 TRABAJO MUSCULAR Se define como el producto de la tensión del músculo por el cambio de longitud durante la contracción: W = T ΔL

11 TRABAJO EN UNA CONTRACCIÓN ISOMÉTRICAContracción isométrica es aquella en la cual cambia la tensión del músculo pero su longitud permanece constante W = 0

12 TRABAJO EN UNA CONTRACCIÓN ISOTÓNICAContracción isotónica es aquella en la cual cambia la longitud del músculo pero su tensión permanece constante.

13 TRABAJO EN UNA CONTRACCIÓN AUXOTÓNICAContracción auxotónica es aquella en la cual cambia tanto la longitud como la tensión del músculo.

14 TRABAJO EN UNA CONTRACCIÓN A SOBRE CARGAContracción a sobre carga es una contracción isométrica seguida de una contracción isotónica.

15 TRABAJO MÁXIMO DEL MÚSCULO ESTRIADO

16 TRABAJO MÁXIMO DEL MÚSCULO ESTRIADOEl cambio de longitud del músculo es El trabajo muscular es El trabajo máximo se obtiene derivando W con respecto a T e igualando a cero el resultado.

17 COMPRESIÓN NORMAL EJERCIDA POR UN ESFINTERMúsculos circulares: Esfínteres (ano, uretra, iris) Orbiculares (labios y párpados) Están constituidos por fibras circulares y radiales

18 COMPRESIÓN NORMAL EJERCIDA POR UN ESFINTERTrabajo de fibras circulares Trabajo de fibras radiales Igualando los primeros miembros tenemos

19 POTENCIA DE UNA CONTRACCIÓN MUSCULARLa energía de una contracción muscular es ΔE = a ΔL + T ΔL (a = 0,035 J/cm3) La potencia total P = (a + T) v O sea, la potencia total es directamente proporcional a la velocidad de la contracción

20 POTENCIA DE UNA CONTRACCIÓN MUSCULARLa potencia total P = (a + T) v O sea, la potencia total es directamente proporcional a la velocidad de la contracción Experimentalmente A. V. Hill (1949), comprobó que la potencial muscular es función lineal de la tensión P = b (Tmax – T)

21 POTENCIA DE UNA CONTRACCIÓN MUSCULAR

22 POTENCIA DE UNA CONTRACCIÓN MUSCULARIgualando las expresiones anteriores v (a + T) = b (Tmax – T) de donde (T + a) (v + b) = constante que es la ecuación fundamental de la contracción muscular

23 LA CARRERA MODELO DE J.B. KELLER: La cantidad de trabajo realizado por las piernas es W = Fd = ½ mv2 Hipótesis: 1. El corredor ejerce una fuerza F que varía con el tiempo pero no supera una fuerza máxima Fmax. 2. La fuerza disipativa que se opone al movimiento es FD = cv. 3. El corredor dispone de una reserva de energía Eo, que una vez agotada la velocidad viene limitada por el ritmo σ con que los procesos metabólicos proporcionan energía. 4. El problema consiste en determinar la fuerza F que el corredor debe ejercer para correr una determinada carrera tan rápido como sea posible. 5. Los parámetros de este modelo Fmax, c, Eo y σ se escogen comparando los tiempos calculados con las marcas mundiales.

24 CONSTANTES DEL MODELO DE J. BCONSTANTES DEL MODELO DE J.B. KELLER PARA LA CARRERA DE UN ATLETA DE 80 Kg Fuerza máxima Fmax = 976 N Coeficiente de fuerza disipativa c = 89,7 N-s/m Energía metabólica almacenada Eo = J Rítmo de conversión de energía metabólica σ = 3330 W

25 CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA: SALTOmgho + ½ mvo2 = mgh + ½ mv2

26 CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA: SALTOmgho + ½ mvo2 = mgh + ½ mv2

27 CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA: SALTOmgho + ½ mvo2 = mgh + ½ mv2

28 BALANCEO GIGANTE mgho + 1/2mvo2 = mg h + ½ mv2

29 IMPULSO Y CANTIDAD DE MOVIMIENTOImpulso = cambio de cantidad de movimiento FΔt = mv - mvo m1v1+m2v2=m1u1+m2u2

30 BALISTO CARDIÓGRAFO Instrumento diseñado para evaluar la acción mecánica de bombeo del corazón y se basa en las leyes del movimiento de Newton.

31 SALTO DE TRAMPOLÍN Rotación y traslación

32 ELASTICIDAD DE TEJIDOS BIOLÓGICOS Prof. Dr. Elvar Quezada CastilloUNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE FÍSICA ELASTICIDAD DE TEJIDOS BIOLÓGICOS Prof. Dr. Elvar Quezada Castillo

33 ELASTICIDAD Ley de Hooke

34 CLASES DE ELASTICIDAD 1. Elasticidad por tracción 2. Elasticidad por compresión

35 CURVA ESFUERZO/DEFORMACIÓN

36 CLASES DE ELASTICIDAD 3. Elasticidad por flexión

37 CLASES DE ELASTICIDAD 4. Cizallamiento Torsión

38 ELASTÓMEROS Son materiales como la goma o caucho que pueden estirase hasta el doble de su longitud inicial o más sin llegar al límite de rotura, volviéndose a su forma inicial al dejar de actuar la fuerza que lo deformó. Se componen de moléculas de largas cadenas, como por ejemplo, la molécula lineal de polietileno CH3-(CH2)n-CH3 donde n puede valer entre 100 y 1000

39 ELASTÓMEROS Cadena reticular de elastómero Esfuerzo/deformación

40 SÓLIDOS BIO-VISCOELÁSTICOSLos sólidos son materiales que dan forma a los organismos vivientes. Algunos biosólidos son más elásticos que otros. Entre los materiales más elásticos del reino animal tenemos: - Colágeno (proteína fibrosa e insoluble) - Elastina (semejante al colágeno y constituyente principal de fibras elásticas). - Resilina (proteína elástica encontrada en los artrópodos) - Aductina (proteína encontrada en las charnelas de las conchas marinas)

41 SÓLIDOS BIO-VISCOELÁSTICOSLa aductina se encuentra en las Conchas marinas Curva esfuerzo/deformación de elastina

42 ELASTICIDAD DEL COLÁGENOElemento básico de tejidos duros y blandos. Principal constituyente de vasos sanguíneos, piel, tendones, córnea, esclerótica, huesos, aponeurosis, duramadre, útero, etc. Histéresis Relajación Esfuerzo/deformación (tendón)

43 ELASTICIDAD DE LOS VASOS SANGUÍNEOSEXPERIMENTO DE MAREY

44 ELASTICIDAD DE LOS VASOS SANGUÍNEOSLEY DE LAPLACE

45 ELASTICIDAD DE LOS VASOS SANGUÍNEOSP1 P2 P3 P4 P5 r T La presión P4 se llama presión crítica de cierre. Por debajo de P4 el vaso se ocluye. A la presión P1 el vaso estalla. A las presiones P2 y P3 el sistema regula la presión sanguínea. Q

46 ELASTICIDAD DE LOS MÚSCULOSPara longitudes comprendidas entre 0,7 y 1,25 de Lo la curva es una exponencial F = A exp (L/cLo) A partir de 1,25 de Lo la gráfica se desvía hacia arriba debido a la participación del tejido conectivo.

47 MODELO VISCOELÁSTICO DEL MÚSCULO

48 ELASTICIDAD DE LA MEMBRANA PERIODONTAL (MPD)El modelo clásico de Synge supone: Que la MPD es homogénea, isotrópica e incomprensible y que la rigidez de los dientes y el alvéolo es infinita. Los puntos de máxima y mínima presión estarían ubicados sobre un círculo cuyo centro coincide con el centro de rotación del diente. Los puntos de máxima y mínima presión dependen de la traslación o rotación del diente.

49 ELASTICIDAD DE LA VEJIGA

50 ELASTICIDAD PULMONAR Compliancia:

51 ELASTICIDAD DE LOS HUESOS

52 CURVA ESFUERZO/DEFORMACIÓN DE LOS HUESOS

53 ELASTICIDAD DE LA MANDÍBULA

54 SECCIÓN ANULAR DE LA MANDÍBULAEn dirección radial: 10,8 Mpa. En dirección circunferencial: 13,3 Mpa. En dirección axial: 19,4 Mpa.

55 HUESO ALVEOLAR

56 GRACIAS POR SU ATENCIÓN