Presentación del capítulo 36

1. Soporte estructural y
movimiento
Semana 5, capítulo 36

2. 36.1 Esqueletos de invertebrados
El esqueleto es la parte del cuerpo que mantiene la
forma del organismo y contra la cual actúan los
músculos. Hay tres tipos:
•Hidrostático- se compone de fluído encerrado en un
espacio sobre el cual ejercen presión los músculos.
•Exoesqueleto- se compone de piezas duras
presentes sobre (en el exterior) del cuerpo.
•Endoesqueleto- se compone de piezas duras
presentes en el interior del cuerpo.

3. Esqueleto hidrostático de los cnidarios
Los cnidarios
(anémonas, agua
vivas y corales)
tienen bandas de
músculos
circulares y
músculos
longitudinales que
contraen o estiran el
cuerpo cuando
presionan contra el
agua atrapada en la
cavidad interna
(gastrovascular).

4. Esqueleto hidrostático de los cnidarios
La anémona de la
izquierda cerró la boca y
contrajo la banda circular
de músculos para
estirarse.
La anémona de la derecha
abrió la boca y contrajo la
banda longitudinal de
músculos para expulsar el
agua y contraerse.

5. Esqueleto hidrostático de las lombrices
de tierra
Las lombrices de tierra contraen la banda circular de
cada segmento para estirarlo y la longitudinal para
contraerlo. Repiten el proceso coordinadamente a lo
largo del cuerpo para avanzar o retroceder.

6. Exoesqueleto de los artrópodos
Los artrópodos tienen un exoesqueleto formado por
placas articuladas de quitina (un polisacárido
nitrogenado).
Juey hembra camino
a depositar sus
huevos en el mar.

7. Vuelo de los insectos
Los insectos baten sus alas muy rápido. Lo logran
mediante la contracción alternada de músculos
longitudinales y dorsoventrales presentes en los
segmentos del tórax.

8. 36.2 El endoesqueleto de los vertebrados
Todos los vertebrados tienen un
endoesqueleto compuesto mayormente
de hueso, con algún cartílago en las
articulaciones. El esqueleto de los
tiburones es todo de cartílago.
La columna vertebral se compone de
vértebras separadas por discos de
cartílago. Nuestra postura vertical, a
diferencia de la horizontal de los
vertebrados que caminan en cuatro
patas, pone una presión adicional
sobre los discos que a menudo causa
problemas de discos herniados y
dolores de espalda.
Disco herniado

9. Funciones de los huesos

10. Esqueleto axial y apendicular
El esqueleto de los
verebrados tiene dos
grandes divisiones:
•Esqueleto axial-
cráneo, columna
vertebral, esternón
y costillas
•Esqueleto
apendicular-
cintura pectoral,
cintura pélvica y
apéndices (brazos
y piernas).
Blanco-
esqueleto axial
Rosa- esqueleto
apendicular

11. Esqueleto de los peces
El esqueleto de los peces tiene la misma estructura
básica que nuestro esqueleto. Observa el esqueleto
axial (cráneo, columna vertebral y huesos que apoyan
las branquias) y el apendicular (cintura pélvica y
pectoral).

12. Esqueleto de los reptiles
El esqueleto de los reptiles se parece aún más al
nuestro. Los reptiles dieron origen a las aves y a los
mamíferos. Observa el mismo patrón de esqueleto
axial y apendicular.

13. El esqueleto humano
Varias características de
nuestro esqueleto son
adaptaciones para
caminar erectos. Por
ejemplo, nuestro foramen
magnum (hueco donde el
cráneo y la columna
vertebral articulan) está
ventral en el cráneo en
vez posterior. La curvatura
de la columna vertebral
cetraliza el torso sobre las
piernas.

14. Partes y huesos principales del
esqueleto humano
El esqueleto
se estudia en
el laboratorio.
Estas son las
secciones
principales y
algunos de los
huesos más
grandes e
importantes
(en total hay
206).

15. 36.3 Estructura y función de los huesos
Los huesos más grandes se
componen de tejido óseo
compacto y tejido óseo
esponjoso. El espacio interior
del fémur está lleno de
médula amarilla (mayormente
grasa). Los espacios en el
hueso esponjoso están llenos
de médula roja que produce
los glóbulos rojos.
La cabeza del fémur (donde
artícula con la pelvis) está
hecha de cartílago.
Cabeza
Fémur

16. Anatomía del hueso I
El tejido óseo tiene tres tipos
de células que viven en una
matriz hecha mayormente
de fosfato de calcio:
•Osteoblastos- secretan
la matriz mineral
•Osteocitos- osteoblastos
maduros rodeados por la
matriz que produjeron
•Osteoclastos- secretan
ácidos y enzimas que
descomponen la matriz.

17. Anatomía del hueso II

18. Formación y remodelación del hueso
El esqueleto
embrionario se
compone
inicialmente de
cartílago que va
transformándose en
hueso. Los huesos
crecen hasta la
adultez. Sus células
los remodelan y los
reparan
constantemente bajo
la influencia de
hormonas.

19. Osteoporosis (huesos porosos)
Cuando se llega a la adultez, la cantidad de calcio
depositado en los huesos por los osteoblastos y los
osteocitos es similar a la extraída y puesta en circulación
por los osteoclastos.
Cuando se remueve más calcio del que se deposita, los
huesos van perdiendo densidad. Esto sucede a menudo
durante la menopausia, cuando la mujer deja de producir
las hormonas sexuales (que entre otras funciones
promueven el depósito de calcio en los huesos).
La osteoporosis se trata con cambios en la dieta,
suplementos de calcio y ejercicio que estimula a los
huesos para que se mantengan saludables.

20. Osteoporosis
Fractura
en la
cadera
Las mujeres que tienen
osteoporosis deben ingerir
1,500 miligramos (1.5 gramos)
de calcio diariamente.

21. 36.4 Articulaciones del esqueleto
Las articulaciones son los puntos de contacto entre los
huesos. Hay tres tipos:
•Fibrosas: conexiones fuertes formadas por tejido
conectivo muy denso. No permiten movimiento.
Ejemplos: unión de los dientes con la mandíbula,
unión de los huesos del cráneo.
•Cartilaginosas: conexiones de cartílago que
permiten un poco de movimiento. Ejemplos: unión
entre las costillas y el esternón, unión entre las
vértebras.
•Sinoviales: conexiones complejas que permiten
mucho movimiento.

22. Articulaciones del esqueleto
Articulaciones
fibrosas,
cartilaginosas y
sinoviales

23. Articulaciones fibrosas

24. Articulaciones cartilaginosas
Disco de
cartílago
Permiten el movimiento durante la respiración
Permiten el
movimiento de
las vértebras

25. Articulaciones sinoviales
En las articulaciones sinoviales, los huesos están
separados por una cavidad llena de líquido sinovial que
es acojinada con cartílago. Los huesos son sostenidos en
posición por ligamentos de tejido conectivo.
•Bola y cuenca- ofrecen gran libertad de movimiento
rotacional. Ejemplo: articulación entre el brazo y el
hombro.
•Deslizantes- permiten que los huesos de deslizen uno
sobre el otro. Ejemplo: muñecas y tobillos.
•Bisagras- permiten que los huesos se muevan hacia el
frente y hacia atrás en un plano. Ejemplo: codos y
rodillas.

26. Anatomía de una articulación sinovial
Algunos
problemas de
la rodilla se
relacionan
con daño a
los meniscos
o pérdida del
líquido
sonovial.

27. 36.5 Dolor en las articulaciones
Nuestra actividad
cotidiana le pone
tensión a las
articulaciones. La
tensión aumenta
cuando se practican
ciertos deportes, se
realizan tareas que
repiten los mismos
movimientos o cuando
se usan zapatos muy
altos.

28. Tobillo esguinzado (sprained)
Si se vira el tobillo
con suficiente
fuerza, algunos de
los ligamentos que
mantienen a los
huesos en su lugar
pueden estirarse
demasiado o
desgarrarse. Es una
lesión dolorosa que
tarda mucho en
curar por completo.

29. Artritis
Artritis significa literalmente
inflamación de una articulación.
El término se usa cuando la
inflamación es crónica (de
larga duración). Hay varios
tipos, como la osteoartritis
(debido al desgaste del
cartílago que separa los
huesos, la artritis reumatoide
(cuando el sistema de defensa
ataca las células que secretan
el fluido sinovial) y la gota
(cuando se acumula ácido
úrico en las articulaciones).

30. Bursitis
Bursitis se refiere a
la inflamación de
una o más bursas.
Estos son sacos
llenos de fluido que
lubrican y reducen
la fricción entre
superficies
adyacentes, como
por ejemplo los
huesos y la piel del
codo.

31. 36.6 Los músculos esqueléticos
Los músculos esqueléticos se componen de células muy
largas llamadas fibras musculares. Estas células son
multinucleadas porque se originan de la unión de
muchas células individuales. Las fibras musculares
están llenas de fibras contráctiles.
Los músculos esqueléticos se adhieren a los huesos
mediante tendones. Cuando el músculo se contrae,
transmite fuerza a un hueso y hace que se mueva.
Los músculos y los huesos funcionan como un sistema
de palancas. Los músculos sólo hacen fuerza cuando se
contraen; por lo tanto, cuando un músculo mueve un
hueso en una dirección, es necesario que uno o más
músculos antagónicos se contraigan para lograr la
acción opuesta.

32. Músculos antagónicos
El bíceps y el
tríceps son
músculos
antagónicos.
Como los
músculos sólo
ejerecen
fuerza al
contraerse, se
necesita uno
para subir el
brazo y otro
para bajarlo.

33. Algunos de nuestros 700 músculos
Observa en
crema y en
gris algunos
de los
tendones
que conectan
los músculos
a los huesos.
El tendón
más grande
de nuestro
cuerpo es el
tendón de
Aquiles.

34. Músculos, tendones y huesos
Observa el
tendón al final
del músculo y
cómo se pega
al hueso.
Observa
además la
cavidad
sinovial y las
bursas que
reducen
fricción entre
superficies.

35. 36.7 Cómo se contrae
el músculo esquelético
Los músculos se
componen de grupos
(bundles) de fibras
musculares rodeadas por
tejido conectivo. Cada
grupo contiene cientos de
fibras musculares y cada
fibra muscular contiene
miles de miofibrillas.

36. Anatomía de la fibra muscular
El
sarcómero
es la unidad
funcional del
músculo
esquelético
o estriado.

37. Anatomía de un sarcómero

38. Los filamentos de actina y miosina
Los filamentos finos y gruesos se componen de moléculas de
las proteínas actina y miosina.

39. El modelo de deslizamiento
de filamentos
La contracción de un músculo se
debe al deslizamiento de
filamentos de actina y miosina.
Los sarcómeros se acortan (se
contraen) cuando los filamentos
de actina son halados por los
filamentos de miosina hacia el
centro del sarcómero.
El movimiento de las cabezitas de
miosina requiere el uso de
moléculas de ATP, por esto es que
la contracción muscular requiere
energía.

40. El sarcómero relajado

41. El sarcómero contraído

42. Interacción entre la actina y la miosina
Las cabezitas de los
filamentos de miosina
están energizadas. Un
aumento en la
concentración de
iones de calcio
expone el lugar donde
la miosina conecta con
la actina y se forma un
puente. La energía
almacenada en las
cabezitas se libera y
éstas halan los
filamentos de actina. El
sarcómero de contrae.

43. Resumen de la contracción del
sarcómero
Observa que
luego de la
contracción las
cabezitas son
energizadas
nuevamente con
ATP y regresan a
sus posiciones
originales. Esto
no significa que el
sarcómero
regresa
automáticamente
a su posición
original.

44. 36.8 Una mirada cercana a la contracción
La contracción del
músculo esquelético
requiere la estimulación
de neuronas motoras.
Esto se logra mediante
la liberación de
acetilcolina en la
unión neuromuscular
(punto de contacto entre
el terminal de axón y la
superficie de la fibra
muscular).

45. Llegada del estímulo al sarcómero
El potencial de acción
se propaga a lo largo de
la membrana
sarcoplásmica hasta
llegar al sistema de
túbulos T. De allí sigue
por el retículo
endoplásmico. El
retículo libera los iones
de calcio que
promueven la
interacción entre la
actina y la miosina, lo
que a su vez produce la
contracción del
sarcómero.
La membrana celular de las fibras musculares
se llama membrana sarcoplásmica.
Igualmente, el retículo endoplásmico se llama
retículo sarcoplásmico.

46. Troponina y tropomiosina
El acoplamiento entre los filamentos de actina y las
cabezitas de miosina es regulado por dos proteínas
asociadas a los filamentos de actina.
•Tropomiosina bloquea el punto de contacto entre la
actina y la miosina.
•Troponina tiene puntos que enlazan iones de calcio.

47. Troponina y tropomiosina en acción
Cuando los iones
de calcio se unen
a la troponina, ésta
saca del medio a
la tropomiosina y
expone los puntos
donde la actina y
la miosina pueden
enlazarse.
Se forman los
puentes actina-
miosina y el
sarcómero se
contrae.

48. 36.9 Energía para la contracción
Los músculos tienen varias opciones para adquirir ATP.
•Usan el poco ATP que almacenan.
•Transfieren grupos fosfato de creatina fosfato a
ADP para formar ATP.
•Fermentación láctica- produce poco ATP pero al ser
un proceso anaerobio puede usarse en presencia de
insuficiente respiración celular.
•Respiración celular- produce la mayor cantidad de
ATP. La glucosa se obtiene del glucógeno
almacenado en el músculo y de la gluocosa presente
en la sangre. También se metabolizan ácidos grasos
de las reservas de grasa.

49. Opciones para producir ATP

50. 36.10 Propiedades del músculo completo
Los músculos son estimulados por neuronas motoras.
La unidad motora se compone de una neurona motora
y todas las fibras musculares que ella inerva (conecta).
Cundo una unidad motora recibe un estímulo se produce
una contracción leve (twitch) seguida por el relajamiento
de las fibras musculares.

51. Propiedades del músculo completo
Si la unidad motora se estimula varias veces de corrido
las contracciones se suman y ejercen más fuerza que la
contracción simple. Si sigue la estimulación, todas las
fibras de la unidad se contraen al máximo y se produce
una contracción sostenida llamada tétano.

52. Unidades motoras y tensión muscular
Tensión se refiere a la fuerza
generada por el músculo.
Mientras mayor es la
estimulación, más unidades
motoras se contraen y mayor es
la tensión.
La contracción isotónica acorta
el músculo y mueve la carga que
se la ha aplicado.
Si la carga es excesiva, se
producirá una contracción
isométrica que aplica tensión
pero el músculo no puede
acortarse.

53. Contracción isotónica e isométrica

54. Fatiga, ejercicio y envejecimiento
Si la contracción sostenida continúa, el músculo
eventualmente se fatiga debido a la acumulación de
ácido láctico y no puede generar más fuerza.
•Los ejercicios aeróbicos desarrollan mayor
resistencia a la fatiga porque aumentan el riego
sanguíneo al músculo y el número de mitocondrios.
•El ejercicio intenso (e.g., con pesas) aumenta la
masa muscular porque aumenta la cantidad de actina
y miosina. Sin embargo, no se añaden más fibras
musculares porque todas las fibras se forman antes
del nacimiento.
•El número y tamaño de las fibras musculares se
reduce inevitablemente durante el envejecimiento.

55. Ejercicio aeróbico
Podemos ejercitarnos aeróbicamente
durante mucho tiempo porque los
músculos reciben suficiente oxígeno
y producimos el ATP por respiración
celular.

56. Ejercicio intenso
La mayoría de los body builders
profesionales se inyectan
esteroides anabólicos para
aumentar la masa muscular.
El uso regular de
esteroides anabólicos
tiene varias consecuencias
negativas, una de ellas es
la miniaturización de los
testículos. ¿Por qué?

57. Reducción de músculatura con la edad
Si tienes la suerte de vivir
muchos años...

58. 36.11 Trastornos de la contracción
muscular- distrofia muscular Duchenne
Una serie de trastornos
pueden afectar el sistema
muscular.
La distrofia muscular
Duchenne es causada
por un elelo recesivo
ligado al sexo que afecta
la síntesis de distrofina,
una proteína presente en
las fibras musculares. Los
niños afectados (casi
siempre varones) mueren
antes de los 30 años.

59. Distrofia muscular miotónica
Este es el tipo más
común de distrofia
muscular. A diferencia de
la Duchenne, que
comienza en la niñez, la
distrofia miotónica puede
comenzar a cualquier
edad.
La enfermedad es
causada por un gen
autosómico dominante.

60. Distrofia muscular
A la izquierda, fibras musculares normales.
A la derecha, fibras de un paciente con distrofia.

61. Esclerosis miotrófica
lateral (ALS)
Esta condición, conocida
también como la
enfermedad de Lou
Gehrig, causa la muerte
de neuronas motoras y
por lo tanto la parálisis
paulatina de los
músculos. La persona
muere cuando los
músculos que ventilan los
pulmones dejan de
contraerse.
Lou Gehrig
anunciando
su retiro en
el 1939
debido al
diagnóstico
de ALS.
Stephen Hawking tiene ALS desde el 1963.

62. Tétano
Contracción sostenida de los músculos causada por la
toxina de la bacteria Clostridium tetani. Se ha erradicado
de los países desarrollados gracia a una vacuna.

63. Biodiversidad- Cardisoma guanhumi
Los jueyes viven en el
Caribe y el norte de
Sudamérica. Habitan en
cañaverales, manglares y
otros terrenos costeros
húmedos. Los machos
tienen una palanca mucho
más grande que la otra.
La hembra migra hasta la
orilla del mar a soltar sus
huevos y la larva regresa
a la orilla cuando se
convierte en un cangrejito.