Apuntes Bases Biológicas, Apuntes de Ciencias de la Actividad Física y del Deporte

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BASES BIOLÓGICAS Y

FISIOLÓGICAS DEL

MOVIMIENTO

Mercedes Vahí Sánchez de Medina

2º Magisterio especialidad Educación Física

Tema 0: introducción general 1.- Ciencias implicadas en el estudio del movimiento Biología: anatomía → estudio de la estructura fisiología → estudio de la función Célula: unidad funcional y morfológica mínima. Es autónoma en cuanto a funciones. Células → tejidos → órganos → aparatos y sistemas

• Aparatos: mismo origen embriológico, diferente estructura y misma función.
• Sistemas: mismo origen embriológico, misma estructura y misma función. Existen, en el organismo humano, nueve sistemas y aparatos: SISTEMA ESQUELÉTICO Formado por: Huesos (osteología) Ligamentos (artrología) Articulaciones (artrología) Funciones: Soporte del organismo y anclaje de los músculos. SISTEMA MUSCULAR Formado por: Músculos esqueléticos (miología) Tendones (miología) Fascia (miología) Envoltura, aponeurosis para el músculo. Funciones: producir el movimiento SISTEMA NERVIOSO Formado por: Cerebro (encéfalo, cerebelo, tálamo, hipotálamo, etc.) Médula espinal Nervios Ganglios Receptores Funciones: rige el resto de sistemas y aparatos junto con el sistema endocrino. Es fundamental para la vida y permite las relaciones internas y externas. APARATO CIRCULATORIO APARATO DIGESTIVO APARATO RESPIRATORIO APARATO URINARIO APARATO REPRODUCTOR Aparato locomotor: sistema esquelético + sistema muscular + sistema nervioso

Plano frontal Divide el cuerpo en mitad anterior y mitad posterior. ✔ Un movimiento en este plano hacia la línea media del cuerpo es adducción. ✔ Un moviemiento en este plano alejándose de la línea media del cuerpo es abducción. En cuello y tronco los movimientos en este plano se llaman inclinaciones laterales (derechas o izquierdas). Para los dedos de manos y pies en vez de la línea media del cuerpo se considera el eje medio de la mano (tercer dedo) o el eje medio del pie (segundo dedo). En la muñeca una abducción se llama desviación radial (hacia fuera, al pulgar) y una adducción se denomina desviación cubital (hacia el meñique). Plano transversal Divide el cuerpo en mitad superior y mitad inferior. Los movimientos en este plano se llaman rotaciones. ✗ Un movimiento en este plano hacia fuera es rotación externa ✗ Un movimiento en este plano hacia dentro es rotación interna (hacia la línea media del cuerpo) En cuello y tronco las rotaciones son hacia la derecha o hacia la izquierda. En el antebrazo se denomina supinación cuando el cúbito y el radio están alineados (como en la p.a.) y pronación la rotación interna (cúbito y radio cruzados). Otros términos ➔ Superior, cefálico o craneal: más cercano a la cabeza (la cavidad torácica está en posición cefálica con respecto a la cavidad abdominal). ➔ Inferior o caudal: más lejos de la cabeza, más cerca de los pies. ➔ Anterior o ventral: cercano a la parte frontal, hacia delante (cara ventral del antebrazo). ➔ Posterior o dorsal: cercano a la espalda, más atrás (cara dorsal del antebrazo). ➔ Línea media: divide el cuerpo en mitad izquierda y mitad derecha. ➔ Medial o interno: cercano a la línea media (cara interna del húmero). ➔ Lateral o externo: más lejano a la línea media (cara externa del húmero). ➔ Proximal: parte de un segmento más cercana al tronco (interfalángica proximal). Se tiene de referencia el origen del segmento corporal del que se esté hablando. ➔ Distal: parte de un segmento más alejada del tronco (interfalángica distal; con respecto a la anterior). Se tiene de referencia el origen del segmento corporal del que se esté hablando. ➔ Superficial o periférico: más cerca de la superficie de alguna estructura (capa superficial del tríceps sural) ➔ Profundo o central: más lejos de la superficie del cuerpo o de una estructura (capa profunda del tríceps sural).

3.- Las palancas óseas Son importantes para la eficacia del gesto simple. Una buena aplicación de estas suponen un mayor rendimiento. ¿Qué es una palanca? Máquina simple igual que una barra rígida vinculada a un fulcro (punto de apoyo, en este caso la articulación) sobre la que se aplican dos fuerzas; resistencia y potencia. Brazo de potencia: distancia que hay desde el fulcro hasta el punto donde se aplica la fuerza motriz o potencia (inserción del músculo) Brazo resistencia: distancia desde el fulcro hasta donde se aplica la fuerza resistencia. En un sistema en equilibrio, es decir, donde no hay movimiento sucede lo siguiente: P x bp = R x br El fulcro está en medio, por lo que bp = br. Además ocurre que P = R, por lo que existe equilibrio y no se produce movimiento. Puede ocurrir que, por ejemplo, bp se doble por lo que R debe ser el doble de P para que siga manteniéndose el equilibrio. Si se redujera a la mitad bp la fuerza motriz o potencia deberá ser el doble para que se mantenga el equilibrio.

1. Palancas de primer género: cuando el fulcro está entre la potencia y la resistencia. Así ocurre con las tijeras o los sube y baja, en el cuerpo humano ocure con la extensión de cuello o la extensión del antebrazo. Estas palancas generan principalmente velocidad frente a fuerza.
2. Palancas de segundo género: cuando la resistencia se encuentra entre la potencia y el fulcro. Es raro en el cuerpo y generan principalmente fuerza. Así ocurre con una carretilla, un rompenueces o, en el cuerpo, en la flexión plantar de tobillo.

Tema 1: Fundamentos anatómicos 1.-Morfología funcional del esqueleto. Tipos de huesos Osteología: estudio de los huesos. Un ser humano tiene entre 205 y 206 huesos (esta variable se debe a los huesos supernumerios, que se dan en unos pocos individuos). El conjunto de huesos del cuerpo humano conforman el esqueleto. Funciones del hueso:

1. Dar rigidez al organismo
2. Sostener los órganos
3. Lugar de inserción de los músculos
4. Formación de la sangre (en la médula ósea)
5. Almacenar sales minerales (Ca, P) Estructura del hueso: a) Tejido óseo esponjoso b) Tejido óseo compacto TIPOS DE HUESO SEGÚN SU MORFOLOGÍA A) Hueso corto: son huesos de aspecto cuboidal, es decir, sus dimensiones son proporcionales. Ejemplo: huesos del tarso y del carpo. B) Hueso plano: predomina el ancho y largo sobre el alto (es decir, son de más dimensión). Ejemplo: huesos de la bóveda craneal. C) Hueso largo: predomina el largo frente al ancho y a la altura. Huesos propios de las extremidades y constituidos en tres partes: Epífisis à los dos extremos del hueso Metáfisis o cartílago de crecimiento à sólo presente en niños Diáfisis à zona central del hueso Desarrollo de los huesos: una célula madre que evoluciona de dos formas diferentes:
6. Osificación directa o membranosa: la célula madre se transforma en hueso sin ninguna fase intermedia Hueso largo. Epífisis, metáfisis y diáfisis. Hueso corto. Huesos del carpo. Hueso plano. Bóveda craneal.

(esto sólo ocurre en los huesos de la bóveda craneal). Este proceso se da siempre antes del nacimiento.

2. Osificación indirecta o cartilaginosa: la célula madre deriva en cartílago y éste conforma el hueso (así ocurre con el resto de huesos). El cartílago es punto de osificación, a partir de donde se forma el hueso. Dentro de la osificación directa pueden darse dos casos: Ä Primarios: aquellos que se forman antes del nacimiento. Diáfisis del hueso. Ä Secundarios: aquellos que se forman después del nacimiento. Metáfisis del hueso. CLASIFICACIÓN DEL SISTEMA ESQUELÉTICO ➔ Esqueleto axial: cráneo, columna vertebral (cervicales+ dorsales+ lumbares+ sacro+ coxis) y caja torácica (costillas + esternón) ➔ Esqueleto apendicular: Miembro superior: Cintura escapular: clavícula + escápula / homoplato. Brazo: húmero. Antebrazo: cúbito y radio. Mano:carpo, metacarpo y falanges. Miembro inferior: Cintura pélvica: hueso coxal. Muslo: fémur. Pierna: tibia y peroné. Pie: tarso, metatarso y falanges. 2.- Morfología funcional de las articulaciones. Tipos de articulaciones Articulación: unión entre dos huesos que permite movimiento de forma general. Elementos de una articulación tipo:

• Superficie articular: extremo de ambos huesos. Está cubierta de cartílago hialino.
• Membrana articular: protege y une las superficies articulares.
• Cavidad articular: espacio entre los dos huesos. Presenta líquido sinovial.
• Cápsula articular: por fuera de la membrana, envuelve las dos superficies articulares.
• Ligamentos articulares: elementos de refuerzo. Anterior, lateral, posterior.
• Menisco: aumenta la congruencia, es decir, da forma para que encajen los huesos perfectamente. CLASIFICACIÓN DE LAS ARTICULACIONES EN FUNCIÓN DE LA MOVILIDAD

1. Diartrosis: articulación muy movible. Normalmente se mueve en torno a varios ejes.
   1. Enartrosis: la más movible. Uno de los extremos óseos es una circunferencia completa y el otro una circunferencia hueca. Estas articulaciones permiten movimientos en los tres ejes. Ejemplo: articulación escápulo-humeral y pelvis. Elementos articulares. Elementos articulares.

articulación condrocostal, unión de las costillas con el cartílago costal.

3. Sinfibrosis o sutura: se establece entre dos huesos de osificación directa. Ejemplo: articulación frontoparietal (en el cráneo). 3.- Morfología funcional del músculo. Tipos de músculos Tipos de músculos:

• Liso: Carácter involuntario (controlado por el sistema nervioso; ortosimpático para las contracciones y parasimpático en la relajación) Se encuentra en las paredes de los vasos sanguíneos regulando el flujo También está en la mayoría de órganos internos (para mover comida, orinar, parto...)
• Cardiaco: Sólo se encuentra en el corazón Tiene algunas características similares a las de los músculos esqueléticos Carácter involuntario (se controla a sí mismo con ayuda del sistema endocrino y del sistema nervioso)
• Esquelético: Control voluntario Estos músculos se unen al hueso y lo mueven Existen 600 músculos esqueléticos Figura 7. Sincondrosis Figura 8. Sinfibrosis

ESTRUCTURA DE LOS MÚSCULOS ESQUELÉTICOS

1. Epimisio: tejido conectivo exterior que recubre el músculo.
2. Perimisio: tejido conectivo que recubre los fascículos musculares.
3. Endomisio: tejido conectivo que recubre las fibras musculares (que miden, máximo, doce centímetros) Una célula muscular aislada recibe el nombre de fibra muscular. Cintillas fibrosas transversas: unen entre sí las fibras musculares (compartimentación de fibras) Fibras musculares: unidad celular del músculo. ➢ Sarcolema: membrana plasmática que recubre la fibra. Se funde con el tendón. ➢ Sarcoplasma: ocupa el espacio que hay entre las microfibrillas. Es de aspecto gelatinoso. ✗ El nombre específico del citoplasma celular muscular es “sarcoplasma” ✗ En él se encuentran proteínas, minerales, glucógeno, grasas disueltas y organelas (orgánulos) ✗ Tiene gran cantidad de depósitos de glucógeno ✗ Contiene también la mioglobina, encargada de transportar el oxígeno en el músculo ➢ Túbulos transversales: son las extensiones del sarcolema. ✗ Están dispuestos transversalmente. ✗ Se encargan de transmitir los impulsos nerviosos. ✗ Permiten la entrada de sustancias tales como la glucosa, el oxígeno y los iones. ➢ Retículo sarcoplasmático: ✗ Tiene los túbulos dispuestos longuitudinalmente ✗ Sirve como depósito de calcio Miofibrilla: unidad funcional del músculo más pequeña. Cada fibra muscular está compuesta por cientos o miles de miofibrillas, las cuales a su vez se componen de subunidades llamadas sarcómeras. electrónica de^ Figura 12: Micrografía miofibrillas

cabeza de miosina (unión de la actina con la miosina).

• Existen tres tipos de moléculas de actina:
  • Tropomiosina à la proteína se enrolla alrededor de la actina.
  • Troponina à la proteína se une a intervalos regulares con la actina y la tropomiosina.
  • Ambas trabajan juntas con los iones de calcio para producir contracción y relajación. Fibras musculares de contracción lenta y rápida: Lentas: ST (slow-twich) tardan 110 milisegundos en lograr la tensión máxima. Rápidas: FT (fast-twich) tardan 50 milisegundos en lograr la tensión máxima.
  • FTa/FTb/FTc: subtipos de fibras rápidas. No se conocen bien sus diferencias. Las ST son las fibras que primero se movilizan, que antes se usan. Las FTa son, dentro de las fibras rápidas, las que antes se movilizan. En cuanto a su presencia, normalmente ocurre lo siguiente: 50% de las fibras son ST 25% FTa 25% principalmente FTb ( las FTc son apenas entre un 1% ó un 3%) Características de las fibras ST y FT A) ATPasa:

• La velocidad de acción depende del tipo de miosina ATPasa (el tipo de ATPasa que se encuentra en las fibras FT es más rápida).
• Las ATPasas son las enzimas que dividen el ATP para liberar la energía.
• La fibra ST contiene la forma lenta de ATPasa, mientras que la fibra FT contiene la forma rápida. B) Retículo sarcoplasmático:
• En FT está más desarrollado que en ST.
• Libera más calcio, tras una estimulación, en menos tiempo.
• El grado de fuerza en una fibra suelta de ST es igual que el de una fibra FT. No obstante la fibra FT es más potente puesto que ejerce la fuerza en menos tiempo (tarda menos tiempo en liberar más calcio). La potencia en fibras FT es entre tres y cinco veces mayor que en fibras ST. C) Unidades motoras:
• Se constituyen por una neurona y las fibras que ésta inerva.
• Determina el tipo de fibra.
• ST: pequeño cuerpo celular, formado por entre diez y ciento ochenta fibras musculares.
• FT: gran cuerpo celular y con más axones, formado por entre trescientas y ochocientas fibras musculares. Figura 15: Un filamento de actina compuesto por moléculas de actina, tropomiosina y troponina. En reposos los puntos de enlace activo en las moléculas de actina están cubiertos por filamentos de tropomiosina. Figura 14: La función de la titina es la ubicación del filamento de miosina para mantener la misma distancia entre los filamentos de actina.

• Una unidad motora (pero no una fibra suelta) del tipo FT genera má fuerza que una unidad motora ST porque tiene más fibras. Tipos de fibra y ejercicio:

• FIBRAS ST: ➢ Mayor resistencia aeróbica. ➢ Produce ATP al darse la oxidación de hidratos de carbono y grasas. ➢ Mientras hay oxidación hay ATP y por tanto contracción. ➢ La resistencia muscular es la capacidad de mantener la actividad muscular durante un largo periodo de tiempo. ➢ Para pruebas de baja intensidad: como la maratón (a partir de los veinte minutos se empieza a quemar grasa).
• FIBRAS FT: ➢ Están adaptadas a un rendimiento anaeróbico (en ausencia de oxígeno) ➢ ATP por vías anaeróbicas ➢ FTa: para pruebas breves de resistencia de alta intensidad (1500 m) ➢ Ftb: para pruebas altamente explosivas (100 m) Uso de los músculos Un movimiento coordinado requiere aplicación muscular mediante:

• Músculo agonista: movilizadores principales en el movimiento. Desarrollan la acción muscular.
• Músculo antagonista: musculatura que se opone a la acción muscular (del antagonista)
• Músculo sinergista: colaboran durante la acción muscular. Existen tres tipos de acciones musculares: Acción concéntrica: existe tensión muscular, el origen y la inserción del músculo se aproximan, por lo que se produce acortamiento del músculo. Acción estática: actua sin que se produzca movimiento (empujar una pared). La longitud del músculo no varía, no se produce movimiento y tampoco entra en tensión. Acción excéntrica: fuerza cuando se alargan. Se produce movimiento articular puesto que es una acción dinámica, pero en este caso el origen y la inserción del músculo se alejan. Hay tensión muscular. Generación de fuerza: la producción de fuerza en el cuerpo humano depende de:

• Número de unidades motoras activadas: a mayor número de fibras involucradas, más fuerza se produce.
• Tipo de unidades motoras activadas. Las fibras FT generan más fuerza que las fibras ST.
• El tamaño del músculo: a más sarcómeras que tenga más fuerza.
• La longitud inicial del músculo cuando se activa (al estirar el músculo hasta un punto concreto se acumula fuerza elástica)
• El ángulo de la articulación, cada articulación tiene un ángulo óptimo. Figura 17: Acciones de los músculos agonistas, antagonistas y sinergistas durante la flexión de codo.

Características morfológicas del hueso coxal: cara interna Mismos bordes que la cara externa Fosa ilíaca interna Línea arqueada o innominada Superficie auricular del coxal Características morfológicas del hueso sacro: visión posterior Apófisis articular superior Cara auricular Cresta sacra media Conducto sacro Hiato del sacro Vértice del sacro Asta del sacro Orificios sacros posteriores Cresta sacra lateral Cresta sacra intermedia Características morfológicas del hueso sacro: visión anterior Base del sacro Ala del sacro Promontorio Líneas transversales Vértice del sacro Orificios sacros anteriores Apófisis articular superior Características morfológicas del hueso sacro: visión lateral Cóccix Vértice del sacro Cara auricular del sacro

1. La articulación sacroilíaca se da entre: Alas laterales del sacro à superficie auricular del hueso coxal Anfiartrosis, poco movimiento Tiene varios complejos de ligamentos Anteriores: cara anterior sacro-fosa ilíaca interna Posteriores: cara posterior sacro-ala ilíaca Sacrociático mayor: su recorrido es EIPS y EIPI à cóccix à escotadura Sacrociático menor: su recorrido es del borde del sacro y cóccix à espina dorsal Estos dos últimos cierran la parte inferior de la pelvis Figura 9: Visión anterior del sacro. Figura 10: Visión lateral del sacro. Figura 6: Visión interna del coxal Figura 8: Visión posterior del sacro.

Ligamentos anteriores, posteriores y sacrociáticos (mayor y menor) respectivamente.

2. Sínfisis del pubis Unión de ramas púbicas Anfiartrosis (movilidad reducida) Al final del embarazo y sobre todo en el parto permite ligeros movimientos de deslizamiento y separación Reforzada de ligamentos Unión fibrocartílago (ligamento interóseo que presenta por la anfiartrosis) Movimientos de nutación y contranutación del sacro NUTACIÓN (Segundo movimiento que se da en la expulsión del niño) El promontorio se desplaza hacia abajo y hacia delante (S2) La punta del sacro y cóccix hacia detrás (d2) El diámetro del estrecho superior disminuye El diámetro del estrecho inferior aumenta Las alas ilíacas se aproximan Las tuberiosidades isquiáticas se separan Se da movimiento limitado de los ligamentos sacrociáticos mayor, menor y anterior CONTRANUTACIÓN (Primer movimiento que se da en la expulsión del niño) El promontorio se desplaza hacia arriba y hacia detrás (S1) La punta del sacro y cóccix hacia delante y arriba (d1) El diámetro del estrecho superior aumenta El diámetro del estrecho inferior disminuye Las alas ilíacas se separan Las tuberiosidades isquiáticas se aproximan Se da movimiento limitado de los ligamentos sacrociáticos (principalmente los ligamentos iliolumbares) Figura 12: Ligamentos sacroilíacos Figura 11: Ligamentos anteriores. sacroilíacos posteriores. Figura 13: Ligamentos menor. Visión posterior. sacrociáticos mayor y

La forma de la cabeza y el cuello es variable según cada individuo:

• Longilínea à La cabeza supone los dos tercios de una esfera. Los ángulos son máximos I = 125º / D = 25ª Diáfisis femoral delgada Pelvis pequeña y alta Favorece grandes amplitudes en movimientos articulares Adaptación a la velocidad de la marcha
• Brevilínea à La cabeza del fémur apenas sobrepasa una semiesfera Ángulos mínimos I = 115º / D = 10º Diáfisis gruesa Pelvis maciza y ancha Menor amplitud articular Gana solidez. Morfología de fuerza Cavidad cotiloidea: Parte externa del ilíaco. Unión de las tres partes. Forma de hemisfera. Ceja cotiloidea. Sólo la periferia presenta cartílago: media luna articular (Ca). Interrumpida por la escotadura isquiopubiana. Orientada hacia abajo y delante (flecha C) La porción superior recubre la cabeza del fémur. Rodete cotiloideo Anillo fibrocartilaginoso. Inserta en la ceja cotiloidea. Aumenta la profundidad e iguala irregularidades de la ceja. A nivel de la escotadura forma un puente llamado ligamento transverso del acetábulo. Ligamento redondo Cintilla fibrosa y aplanada Trasfondo del cótilo 30-35 mm Une la escotadura isquiopubiana con la fosita de la cabeza femoral Recubierto de membrana senovial: Ä Borde central media luna articular Ä Borde del ligamento transverso Ä Contorno de la fosita Ä Tienda del ligamento redondo Al contrario que los ligamentos habituales, este tiene poca función mecánica Su función es de vascularización, cuenta con la arteria del ligamento redondo Cápsula articular Está dentro de la articulación coxofemoral Tiene forma de manguito cilíndrico Desde el hueso ilíaco hasta el extremo superior del fémur Figura 21: Rodete cotiloideo y ligamento transverso del acetábulo. Figura 22: Ligamento redondo.

Cuatro tipos de fibras: Ä (1) Fibras longitudinales (de unión) Ä (2) Fibras oblicuas (también de unión pero con forma espiral) Ä (3) Fibras arciformes (insertan sólo en el ilíaco y sujetan la cabeza femoral dentro del cótilo) Ä (4) Fibras circulares (sin inserción ósea en la parte media, en la parte profunda está el anillo de Weber que sujeta y ciñe el cuello femoral) (5) Extremo interno Ceja cotiloidea (donde está insertada la cápsula) Ligamento transverso Cara periférica del rodete Extremo externo Base del cuello del fémur Por delante, a lo largo de la línea intertrocantérea anterior (6) Por detrás, por encima de la línea intertrocantérea posterior (9) Oblicuamente bordes inferior y superior del cuello Ligamentos de la articulación coxofemoral En la parte anterior: Ligamento iliofemoral o Bertin Ä Origen por debajo de la EIAI Ä Inserción en la línea intertrocantérea anterior Ä Dos haces: superior (horizontal) e inferior (oblicuo) Ligamento pubofemoral (horizontal) Ä Origen en la parte anterior del pubis Ä Inserción en la fosita precocantiniana Ambos forman una Z. En la parte posterior: Ligamento isquiofemoral Ä Inserta en la parte posterior de la ceja y el rodete cotiloideos (es decir, en el isquion) Ä Hacia arriba y hacia fuera Ä También inserta en la cara interna del trocánter mayor Funciones de los ligamentos en flexo-extensión Extensión: se tensan todos los ligamentos a excepción de los isquiofemorales el que más se tensa es es el fascículo inferior del ligamento de Bertin se relaja el isquiofemoral Flexión: se distienden todos los ligamentos el isquiofemoral se tensa ligeramente Figura 25: Ligamento isquiofemoral.