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Tejidos Biológicos: Clasificación,
estructura y función
La conformación
del organismo y su
equilibrio se
explica por la
interacción de sus
fuerzas de acción
(D’arcy Thompson 1917)
TIPOS DE TEJIDOS
Los tejidos del cuerpo humano se clasifican en
cuatro tipos:
• Epitelial
• Nervioso
• Muscular
• Conectivo
TEJIDO EPITELIAL
• El tejido epitelial es
básicamente un tejido de
cubrimiento.
• Se especializa en absorber,
secretar, transportar, excretar o
proteger los órganos que
recubre.
• Estas células mueren y se
regeneran constantemente.
ESTRUCTURA Y ALINEACIÓN
CELULAR DEL TEJIDO EPITELIAL
• Una sola línea de células
epiteliales se describe como
simple.
• Dos o más líneas de células
espiteliales forman epitelio
estratificado y en términos de
su forma se puede clasificar
como escamoso, cuboide y
columnar.
TEJIDO
NERVIOSO
• Compone las principales
partes del sistema nervioso:
Cerebro, médula espinal,
nervios periféricos,
terminaciones nerviosas y la
sensación orgánica.
• Su unidad funcional es la
neurona.
• Las principales características
de este tejido son la irritabilidad
y la conductividad.
• El tejido nervioso puede ser
lesionado por excesiva tensión o
compresión
TEJIDO MUSCULAR
• El tejido muscular se divide en tres
categorías: Esquelético, liso y
cardíaco.
• Las tres categorías desempeñan
función de conductividad y
contractilidad.
• El tejido muscular esquelético o
estriado se especializa en la
generación de fuerza para
mantener la postura y producir
movimientos; el tejido muscular liso
es de movimiento involuntario y es
inervado por nervios simpáticos y
parasimpáticos.
• El tejido muscular cardíaco es
considerado una mezcla de los dos
anteriores.
TEJIDO CONECTIVO
• Difiere de los demás tejidos por su
cantidad de sustancia extracelular.
• Sus células son suaves y fácilmente
deformables.
• La matriz extracelular que contiene
el tejido conectivo permite
transmitir cargas mecánicas.
• La composición de la matriz puede
ir desde un suave “gel” (e.g: la piel)
a la matriz rígida del hueso.
TEJIDOS CONECTIVOS
• Los tejidos conectivos son la agregación de células, fibras
y otras macromoléculas que se encuentran incrustadas en
una matriz que también puede contener fluido tisular.
• Las principales fibras en el tejido conectivo son las fibras
de colágeno, las reticulares y las elásticas. Su densidad y
ordenamiento modifican sus características.
• El término tejido conectivo denso irregular describe fibras
entremezcladas como las de las fascias y el término tejido
conectivo denso regular se refiere a tendones, ligamentos y
aponeurosis.
CONSTITUYENTES DE LOS
TEJIDOS CONECTIVOS
• Las células
• La matriz extracelular
(incluyendo fibras y
matriz de
glucoproteínas)
• Fluido tisular son los
elementos estructurales
de los tejidos conectivos.
CÉLULAS DEL TEJIDO CONECTIVO
• Varios tipos de células existen dentro del tejido conectivo y se
clasifican en residentes o migratorias.
• Las primeras son relativamente estables dentro del tejido y su rol
es producir y mantener la matriz extracelular. Dentro de las
residentes encontramos los fibroblastos, condroblastos y
osteoblastos que maduran en condrocitos y osteocitos los dos
últimos.
• Las células migratorias como los macrófagos, monocitos,
basófilos, neutrófilos, eosinófilos, linfocitos y células plasmáticas,
viajan al tejido por medio de la circulación. Estas células están
usualmente asociadas a la reacción del tejido frente a una lesión
iniciando y regulando la respuesta inflamatoria e inmune
MATRIZ EXTRACELULAR DEL
TEJIDO CONECTIVO
Es una mezcla de
componentes que
incluyen fibras
proteínicas (Colágeno y
Elastina),
Glucoproteínas simples
y complejas y fluído
tisular
COLÁGENO
• Es la proteína más abundante en el mundo animal y
constituye más del 30% del total de proteínas del cuerpo
humano.
• Existen diferentes formas de colágeno y sus fibras están
presentes en una variada cantidad en todos los tipos de
tejido conectivo del cuerpo.
• Todas las células clave del tejido conectivo (fibroblastos,
condroblastos, condrocitos, osteoblastos y osteocitos) son
capaces de producir colágeno
COLÁGENO
• Las fibras de colágeno son proteínas o
largas cadenas de aminoácidos con
péptidos que los unen.
• La unidad fundamental del colágeno es
la molécula de tropocolágeno.
• La molécula está compuesta de tres
polipéptidos en espiral de cerca de 1000
aminoácidos que se entremezclan en
estas cadenas
CLASIFICACIÓN DEL COLÁGENO
• El colágeno se clasifica de acuerdo a su organización molecular
como tipo I, tipo II o tipo III.
• Más de 20 tipos de colágeno diferentes han sido reportados pero el
tipo I se encuentra en la piel, hueso, tendones, ligamentos y córnea y
es el más abundante tipo de colágeno en el cuerpo.
• El colágeno tipo II se encuentra primariamente en el cartílago y el
tipo III es el más abundante en el colágeno del tejido conectivo
constitutivo de la piel y las paredes de los vasos sanguíneos
LAS FIBRAS ELÁSTICAS
• Son mucho más finas
(esbeltas) y extensibles que
las fibras de colágeno.
Pueden ser estiradas hasta
un 150% de su longitud
original antes que se
rompan.
• La composición química de
las fibras de elastina es
parecida a aquella del
colágeno
COMPLEJO DE GLUCOPROTEÍNAS
Junto con las fibras de colágeno y elastina,
se encuentra otra fracción proteíca dentro
de la matriz extracelular llamada complejo
de glucoproteínas.
Un proteglicano es una proteína a la cual
se unen cadenas especializadas
carbohidratadas llamadas
glucosaminoglicanos.
Las glucoproteínas ocupan los espacios
entre las fibras y constituyen la base de la
sustancia del tejido conectivo
EL FLUÍDO TISULAR
• Es un filtro de la sangre y
reside en los espacios
intercelulares (intersticio).
• Ayuda en el transporte de
materiales y nutrientes entre
los capilares y las células de la
matriz extracelular
EL HUESO
• El tejido conectivo especializado
conocido como hueso es uno de los
tejidos más fuertes y duros del cuerpo
humano.
• El esqueleto protege los órganos
vitales, sirve como reserva de
minerales, alberga las células
hematopoyéticas y provee brazos de
palanca desde los cuales los músculos
controlan el movimiento.
• El hueso es una estructura dinámica
que se remodela continuamente y
responde a las alteraciones de las
cargas mecánicas, niveles hormonales
y niveles séricos de calcio
CLASIFICACIÓN DEL TEJIDO ÓSEO
El tejido óseo se puede clasificar
en:
• Cortical (También llamado
compacto)
• Trabecular (También llamado
esponjoso).
Aunque tanto el hueso cortical
como el trabecular tienen las
mismas células, su
comportamiento mecánico y sus
respuestas adaptativas son
distintas.
TEJIDO ÓSEO COMPACTO
• El tejido óseo compacto contiene pocos
espacios. Forma la capa externa de todos
los huesos del cuerpo y la mayor parte de
la diáfisis de los huesos largos.
• El hueso compacto proporciona
protección y sostén y ayuda a que los
huesos largos resistan la tensión del peso
que gravita sobre ellos.
• El hueso compacto tiene una estructura
en anillos concéntricos lo que proporciona
dureza y resistencia mecánica
TEJIDO ÓSEO ESPONJOSO
• El tejido óseo esponjoso está
compuesto por laminillas dispuestas en
un encaje irregular de finas capas de
hueso llamadas trabéculas.
• Los espacios entre las trabéculas de
algunos huesos están ocupados por la
médula ósea roja productora de células
sanguíneas.
• Los vasos sanguínos del periostio
penetran a través del hueso esponjoso.
EL CARTÍLAGO
• El cartílago contiene los elementos básicos
del tejido conectivo: células, matriz
extracelular, fluído tisular y macromoléculas.
• Se pueden encontrar tres clases de cartílago:
Hialino, elástico y fibrocartílago.
• Ninguno de los tres tipos de cartílago posee
vasos sanguíneos intrínsecos, nervios o vasos
linfáticos.
• La ausencia de circulación en el cartílago
hace que los condrocitos tengan que recibir y
remover nutrientes por difusión
CARTÍLAGO HIALINO
• Toma su nombre por su apariencia
transparente. La superficie de la mayoría
de las articulaciones, la porción anterior de
las costillas y áreas del sistema respiratorio
como la tráquea, la nariz y bronquios,
están compuestas por cartílago hialino.
• Las fibras de colágeno dan al cartílago
hialino su fuerza tensil. El principal
colágeno en el cartílago hialino es el tipo II
y la principal estructura al lado del
colágeno en el cartílago son los
preoteoglicanos
CARTÍLAGO ELÁSTICO
• Se encuentra en las orejas, la
epiglotis, porciones de la laringe y el
tubo de eustaquio.
• Posee una gran capacidad flexible y
su matriz contiene fibras elásticas y
de colágeno.
• La matriz es más amarilla en este
cartílago a causa del alto porcentaje
de fibras elásticas.
FIBROCARTÍLAGO
• Es fuerte y flexible por la combinación
exclusiva y única de sus fibras de colágeno y
matriz extracelular.
• El fibrocartílago se encuentra en muchas
áreas del cuerpo, especialmente en puntos
de estrés donde la fricción puede ser
problemática.
• Es esencialmente un material de unión
entre el cartílago hialino y otros tejidos
conectivos como ligamentos, tendones y
discos intervertebrales
TIPOS DE FIBROCARTÍLAGO
• Fibrocartílago interarticular
• Fibrocartílago conector
• Fibrocartílago estratiforme
• Fibrocartílago circunferencial
FIBROCARTÍLAGO
INTERARTICULAR
• Se encuentra en la muñeca y las
rodillas como también en la
articulación temporo-mandibular y en
la unión del esternón y la clavícula.
• En estas articulaciones,
frecuentemente ocurren impactos y el
fibrocartílago provee amortiguación.
• El ejemplo clásico de este tipo de
fibrocartílago son los meniscos.
FIBROCARTÍLAGO CONECTOR
• Se encuentra en articulaciones
con movimiento limitado y su
mejor ejemplo son los discos
intervertebrales.
• Permite a las superficies
articulares adyacentes moverse
ligeramente con respecto a otras.
FIBROCARTÍLAGO ESTRATIFORME
Y CIRCUNFERENCIAL
• Estas dos variedades de fibrocartílago proveen protección.
• El fibrocartílago estratiforme se ubica en capas sobre el hueso
donde los tendones pueden actual y puede también ser parte
integral de la superficie de los tendones.
• De esta manera, la fricción provocada por las fuerzas de
tracción tendon-hueso disminuyen.
• El fibrocartílago circunferencial actúa como un espaciador y
reformador de la superficie articular (Ej: labrum glenoideo)
TENDONES Y LIGAMENTOS
El tejido conectivo denso puede ser
organizado o desorganizado,
dependiendo de la organización de
sus fibras.
En el tejido organizado, las fibras de
colágeno se orientan paralelamente
en haces.
Este tipo de organización incluye
tendones, ligamentos y aponeurosis.
TENDONES Y LIGAMENTOS
En los tendones, ligamentos y
aponeurosis, el tejido conectivo
está principalmente compuesto
de fibras y matriz extracelular.
Estos tejidos tienen una gran
fuerza tensil pero soportan
estiramientos en una sola
dirección, esto es, a lo largo de
la fuerza tensil generada
paralelamente a la orientación
de sus fibras.
TENDONES
Los tendones son bandas blancas de
tejido colágeno flexible que
conectan los músculos a los huesos.
Los bloques constitutivos básicos del
tendón son moléculas de
tropocolágeno.
Las moléculas de tropocolágeno
generalmente están alineadas en
series paralelas para formar una
microfibrilla que seguidamente se
empaquetan en haces para formar
fibras.
TENDONES
Las fibras se reúnen en fascículos
unidos entre sí por un tejido
conectivo más suave o suelto
denominado endotenon, el cual
permite un movimiento relativo
de los fascículos de colágeno
soportando los vasos sanguíneos,
nervios y fluído linfático.
Los fascículos se agrupan para
formar el tendón propiamente
dicho.
FORMA DEL TENDÓN
ANTE LA CARGA
Cuando un tendón está relajado (Sin
carga tensil), toma una forma
ondulada.
Una vez se le aplica una fuerza
tensil, el patrón ondulado del
tendón se pierde y toma una forma
estirada.
A medida que se estira el tejido
colágeno del tendón, aumenta su
fuerza tensil dentro de unos límites
estrechos.
COMPOSICIÓN DEL TENDÓN
El principal componente del tendón es el tejido colágeno tipo I, el cual
compone cerca del 86% del peso seco del tendón.
Las fibras elásticas están presentes en cantidades pequeñas en la
matriz de los tendones.
La superficie del tendón puede estar cubierta por epitenon,
usualmente apreciado como una vaina de que actúa como polea y
dirige el recorrido del tendón por esquinas y superficies afiladas como
es el caso de los tendones flexores de los dedos de la mano.
Cuando los tendones no están rodeados de epitenon y se mueven en
una dirección relativamente recta, existe un tejido conectivo suave
llamado peritenon que contiene vasos sanguíneos que nutren al
tendón.
INSERCIÓN DEL TENDÓN EN EL
HUESO
La inserción del tendón en el hueso
involucra una transición gradual de tendón
a fibrocartílago, luego a fibrocartílago
mineralizado y finalmente hueso.
Algunas de las fibras de colágeno del
tendón pasan a través del fibrocartílago
mineralizado y dentro del hueso
subcondral.
Estas fibras penetrantes reciben el nombre
de fibras de Sharpey. Un anclaje adicional
lo dan otras fibras del tendón que se
mezclan con el periostio
LA UNIÓN MIOTENDINOSA
El final opuesto del tendón es una región
especializada de pliegues de membranas
longitudinales que incrementan la
superficie del área y reducen el estrés
durante la transmisión de la fuerza
contráctil denominada unión miotendinosa.
La fuerza de la unión miotendinosa depende
de las propiedades de las estructuras y de la
orientación de las fuerzas que cruzan esta
unión.
Las fuerzas que cruzan la unión en tijera con
la fuerza siendo paralela a la superficie de la
membrana son más fuertes que las uniones
con un gran componente tensil
perpendicular a la membrana
APONEUROSIS
Las aponeurosis son tejido fibroso con
membranas parecidas a cintas, similares en
composición a los tendones.
Estas estructuras son frecuentemente
llamadas tendones planos. Por ejemplo, la
aponeurosis palmar rodea los músculos de la
palma de la mano.
Las fibras de las aponeurosis corren en una
sola dirección y por esto difieren de este
mismo tejido conectivo no organizado o
irregular denominado fascia.
LOS LIGAMENTOS
Los ligamentos son estructuras de tejido
conectivo regular y denso que unen un
hueso a otro hueso.
La primera función de los ligamentos,
como la de los tendones, es resistir la
fuerza tensil a lo largo de una línea de
fibras de colágeno.
Los ligamentos reciben sus nombres y se
clasifican por sus sitios de inserción
(coracoacromial), forma (deltoideo),
función (capsular), posición u orientación
(colateral, cruzado), posición relativa a la
cápsula articular (extrínsecos e
intrínsecos) y su composición (elástico)
GEOMETRÍA E INSERCIÓN DE LOS
LIGAMENTOS
La geometría de los haces de fibras de
colágeno en los ligamentos es específica a
la función del ligamento. Se pueden
orientar en paralelo, oblícuas o en espiral.
La inserción del ligamento al hueso puede
ser directa o indirecta. La unión directa es
comparable a las fibras de colágeno
especializadas denominadas de Sharpey
que unen el tendón al hueso. En la ruta
indirecta, las fibras de colágeno se mezclan
con el periostio del hueso.
COMPOSICIÓN DE LOS
LIGAMENTOS
Los fibroblastos son las principales células en los ligamentos, mientras que
el principal componente fibroso de la matriz extraceluar es el colágeno tipo
I en un 36%. Otros tipos de colágeno también se encuentran en los
ligamentos.
Los proteoglicanos también están presentes, aunque en cantidades más
pequeñas que en el cartílago articular.
Debido a que dos terceras partes del ligamento están compuestas por agua,
los proteoglicanos que son hidrofílicos juegan un rol importantísimo en
comportamiento mecánico de los ligamentos.
Los ligamentos contienen también mecanorreceptores con su función
especialísima de transmitir información a los tres niveles de control motor
CURVA DE STRESS – STRAIN PARA
EL TENDÓN
FASCIAS
Las fascias son una categoría general que incluyen
tejidos conectivos densos, fibrosos y
desorganizados que no caen dentro de las
categorías de tendón, aponeurosis o ligamentos.
Las principales fibras en las fascias son las de
colágeno, aunque algunos elementos elásticos y
reticulares también existen.
Las fascias contiene fibras entremezcladas no
paralelas y se encuentran generalmente en capas o
vainas que rodean órganos, vasos sanguíneos,
huesos, cartílago y dermis de la piel.
Por su organización, las fascias resisten
estiramientos multidireccionales.
MÚSCULO ESQUELÉTICO
• Los músculos esqueléticos son
admirables diseños de la naturaleza,
verdaderos “motores” capaces de
convertir energía química en trabajo
mecánico con un razonable grado de
eficiencia y mínima polución.
• Pueden adaptarse a diferentes
demandas cambiando su tamaño, y
hasta cierto punto sus características
funcionales.
ESTRUCTURA DEL MÚSCULO ESQUELÉTICO
• Si se analiza un músculo desde el exterior,
la primera estructura que se encuentra es
el epimisio, consitituído por tejido
conectivo. El epimisio rodea el músculo
por fuera y su función es mantenerlo
unido.
• Por dentro del epimisio, se encuentran
“paquetes” de fibras musculares unidas
denominados fascículos, que se hallan
rodeados por una vaina de tejido
conectivo denominada perimisio.
• En el interior del perimisio, se encuentran
las fibras musculares, que también están
rodeadas por una vaina de tejido
conectivo denominado endomisio.
LA FIBRA MUSCULAR
• La fibra muscular es una célula
polinucleada especializada en la
generación de tensión. El espesor de las
fibras musculares varía en los diferentes
músculos o incluso en el mismo músculo
(Astrand, P y Rodahl K. 1992). En muchos
músculos, la longitud de la fibra se
extiende a lo largo de todo el recorrido
del músculo, es decir, se proyecta desde
un tendón hasta otro.
• Las miofibrillas constituyen la porción
contráctil de la fibra muscular y se
disponen paralelamente entre si a lo
largo de la fibra muscular. Estas
estructuras están formadas por una serie
de unidades repetidas denominadas
sarcómeros.
LOS SARCÓMEROS
• Los sarcómeros son estructuras que
constituyen la unidad básica de una
miofibrilla. Se encuentran unidos
continuadamente uno de otros a partir de
una estrecha membrana denominada
línea Z. En la región medial del sarcómero,
existe una zona denominada A, en la cual
puede encontrarse tanto actina como
miosina. Las bandas claras se denominan
bandas I, en esta región sólo pueden
encontrarse filamentos de actina. En la
banda A se encuentran los filamentos de
miosina que al producirse la excitación
neural, provocan el acortamiento del
sarcómero y la contracción muscular por
consiguiente.
UNIDAD MOTORA
• La totalidad de las fibras musculares inervadas
por una misma motoneurona alfa, que se ubica
en el asta anterior de la médula, se denomina
“unidad motora”. Existen dos grandes tipos de
neuronas que pueden formar parte de las
unidades motoras:
• Neuronas de gran tamaño que inervan entre 300
y 500 fibras musculares diferentes. Estas
neuronas presentan una frecuencia de emisión
del impulso nervioso que puede variar entre 25-
100 Hz, es decir, entre 25 y 100 impulsos
nerviosos por segundo.
• Neuronas de escaso tamaño que inervan sólo
entre 10 y 180 fibras musculares diversas. Su
frecuencia de descarga de impulsos nerviosos
varía entre 10 y 25 Hz, es decir, entre 10 y 25
impulsos nerviosos por segundo.
Tejidos-Biológicos-estructura-y-función.ppt
CARACTERÍSTICAS FUNCIONALES DE LOS DIFERENTES
TIPOS DE FIBRAS MUSCULARES
• Pueden identificarse dos clases principales de fibras, aquellas con un tiempo hasta la
tensión pico relativamente largo: fibras de contracción lenta o tipo I y las fibras con
un tiempo más corto para alcanzar su máximo pico de producción de fuerza: fibras
de contracción rápida o tipo II.
• Las fibras tipo II se subclasifican en IIa (rápidas) y II b (explosivas). Todas las fibras
tipo II son inervadas por neuronas de gran tamaño, las cuales poseen una gran
frecuencia de descarga (25-100 Hz), mientras que las fibras tipo I son inervadas por
neuronas de menor tamaño con menor frecuencia de descarga (10-25 Hz). Las fibras
Tipo II b logran su más alta manifestación de fuerza a los 50 Hz, mientras que las
fibras tipo I logran su pico de tensión con frecuencias de 25 Hz.
• La velocidad de contracción y relajación en las fibras rápidas es mayor que en las
lentas y por ello deben ser estimuladas con mayor frecuencia para alcanzar su
máximo desarrollo de fuerza. Por tanto, la liberación de energía será rápida en para
las fibras tipo II (hidrólisis de ATP 600 veces por segundo) y lenta para las tipo I
(hidrólisis de ATP 300 veces por segundo.
CARACTERÍSTICAS FUNCIONALES DE LOS DIFERENTES
TIPOS DE FIBRAS MUSCULARES
• Para el músculo esquelético humano, hay estudios que indican que el tiempo
hasta la tensión pico en una contracción isométrica máxima es de 80 a 100
milisegundos para las fibras tipo I, mientras que para las fibras de contracción
rápida tipo II, este tiempo se reduce aproximadamente 40 milisegundos, siendo
menor el tiempo para las fibras tipo II b que para los fibras tipo II a.
• Una cuestión muy importante a considerar es que no existen diferencias entre la
cantidad de fuerza muscular que una fibra rápida puede realizar en
comparación con una fibra lenta, si tuvieran el mismo contenido de proteínas de
miosina y actina. Por ello, la principal diferencia desde un punto de vista
funcional entre distintos tipos de fibras, es la velocidad de acortamiento que se
produce y no la fuerza que cada una ellas puede ejercer.
• La clasificación del tipo de fibras se realiza mediante la diferenciación
histoquímica de la enzima ATPasa miofibrilar.
CARACTERÍSTICAS FUNCIONALES DE LOS DIFERENTES
TIPOS DE FIBRAS MUSCULARES
• Es creído que la cantidad de ATPasa unida a
miosina es en realidad limitante de la
velocidad del proceso de contracción
muscular. Dicho de otro modo, una fibra
muscular se puede contraer más rápido que
otras debido a su capacidad de romper una
mayor cantidad de ATP en unidad de
tiempo.
• Exponiendo una muestra de músculo
tinción histoquímica a diferente pH, se
pueden identificar los dos tipos de fibras
principales. A pH de 10,3 las fibras tipo I se
tiñen blancas y las tipo II oscuras, mientras
que a pH de 4,3 sucede todo lo contrario.
Por tanto, no es recomendable hablar de
fibras blancas a las rápidas y rojas a las
lentas.
CARACTERÍSTICAS METABÓLICAS DE LAS FIBRAS
MUSCULARES
DIFERENCIAS EN LA PRODUCCIÓN DE FUERZA
POR LA ORIENTACIÓN DE LAS SARCÓMERAS
En la figura se muestra una ilustración
esquemática para mostrar la fuerza
generada por tres sarcómeras ordenadas
(a) en serie y (b) en paralelo. En (a) las
fuerzas generadas en cualquier lado de la
línea Z B y C, se cancelan cada una por
acción de las dos sarcómeras a cada lado.
Así, la fuerza neta del sistema corresponde
únicamente a la fuerza generada por A1 y
A2, es decir, el equivalente de una
sarcómera. En (b), las fuerzas generadas
por las tres sarcómeras en paralelo
corresponde a tres veces la generada en (a)
Inversamente, la distancia acortada será
tres veces más grande en el sistema (a).
ÁNGULO DE PENACIÓN DE LAS
FIBRAS MUSCULARES
Los músculos longitudinales o
fusiformes tiene fibras musculares que
se encuentran paralelas a la línea de
tracción del tendón, por tanto, la
magnitud total de la fuerza se dirige a
lo largo de la línea de acción del
tendón.
Las fibras de los músculos penados
(uni-bi-multipenados) se orientan en
un ángulo oblícuo a la línea de acción
del tendón, de esta manera, sólo una
porción del total de la fuerza generada
se transmite al tendón.
ÁNGULO DE PENACIÓN DE
LAS FIBRAS MUSCULARES
La penación de las fibras permite
incrementar el número de fibras
sin incrementar
significativamente el diámetro
muscular.
El potencial de producción de
fuerza se incrementa por el
aumento del número de fibras
que se encuentran adyacentes
unas a otras.

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  • 1. Tejidos Biológicos: Clasificación, estructura y función La conformación del organismo y su equilibrio se explica por la interacción de sus fuerzas de acción (D’arcy Thompson 1917)
  • 2. TIPOS DE TEJIDOS Los tejidos del cuerpo humano se clasifican en cuatro tipos: • Epitelial • Nervioso • Muscular • Conectivo
  • 3. TEJIDO EPITELIAL • El tejido epitelial es básicamente un tejido de cubrimiento. • Se especializa en absorber, secretar, transportar, excretar o proteger los órganos que recubre. • Estas células mueren y se regeneran constantemente.
  • 4. ESTRUCTURA Y ALINEACIÓN CELULAR DEL TEJIDO EPITELIAL • Una sola línea de células epiteliales se describe como simple. • Dos o más líneas de células espiteliales forman epitelio estratificado y en términos de su forma se puede clasificar como escamoso, cuboide y columnar.
  • 5. TEJIDO NERVIOSO • Compone las principales partes del sistema nervioso: Cerebro, médula espinal, nervios periféricos, terminaciones nerviosas y la sensación orgánica. • Su unidad funcional es la neurona. • Las principales características de este tejido son la irritabilidad y la conductividad. • El tejido nervioso puede ser lesionado por excesiva tensión o compresión
  • 6. TEJIDO MUSCULAR • El tejido muscular se divide en tres categorías: Esquelético, liso y cardíaco. • Las tres categorías desempeñan función de conductividad y contractilidad. • El tejido muscular esquelético o estriado se especializa en la generación de fuerza para mantener la postura y producir movimientos; el tejido muscular liso es de movimiento involuntario y es inervado por nervios simpáticos y parasimpáticos. • El tejido muscular cardíaco es considerado una mezcla de los dos anteriores.
  • 7. TEJIDO CONECTIVO • Difiere de los demás tejidos por su cantidad de sustancia extracelular. • Sus células son suaves y fácilmente deformables. • La matriz extracelular que contiene el tejido conectivo permite transmitir cargas mecánicas. • La composición de la matriz puede ir desde un suave “gel” (e.g: la piel) a la matriz rígida del hueso.
  • 8. TEJIDOS CONECTIVOS • Los tejidos conectivos son la agregación de células, fibras y otras macromoléculas que se encuentran incrustadas en una matriz que también puede contener fluido tisular. • Las principales fibras en el tejido conectivo son las fibras de colágeno, las reticulares y las elásticas. Su densidad y ordenamiento modifican sus características. • El término tejido conectivo denso irregular describe fibras entremezcladas como las de las fascias y el término tejido conectivo denso regular se refiere a tendones, ligamentos y aponeurosis.
  • 9. CONSTITUYENTES DE LOS TEJIDOS CONECTIVOS • Las células • La matriz extracelular (incluyendo fibras y matriz de glucoproteínas) • Fluido tisular son los elementos estructurales de los tejidos conectivos.
  • 10. CÉLULAS DEL TEJIDO CONECTIVO • Varios tipos de células existen dentro del tejido conectivo y se clasifican en residentes o migratorias. • Las primeras son relativamente estables dentro del tejido y su rol es producir y mantener la matriz extracelular. Dentro de las residentes encontramos los fibroblastos, condroblastos y osteoblastos que maduran en condrocitos y osteocitos los dos últimos. • Las células migratorias como los macrófagos, monocitos, basófilos, neutrófilos, eosinófilos, linfocitos y células plasmáticas, viajan al tejido por medio de la circulación. Estas células están usualmente asociadas a la reacción del tejido frente a una lesión iniciando y regulando la respuesta inflamatoria e inmune
  • 11. MATRIZ EXTRACELULAR DEL TEJIDO CONECTIVO Es una mezcla de componentes que incluyen fibras proteínicas (Colágeno y Elastina), Glucoproteínas simples y complejas y fluído tisular
  • 12. COLÁGENO • Es la proteína más abundante en el mundo animal y constituye más del 30% del total de proteínas del cuerpo humano. • Existen diferentes formas de colágeno y sus fibras están presentes en una variada cantidad en todos los tipos de tejido conectivo del cuerpo. • Todas las células clave del tejido conectivo (fibroblastos, condroblastos, condrocitos, osteoblastos y osteocitos) son capaces de producir colágeno
  • 13. COLÁGENO • Las fibras de colágeno son proteínas o largas cadenas de aminoácidos con péptidos que los unen. • La unidad fundamental del colágeno es la molécula de tropocolágeno. • La molécula está compuesta de tres polipéptidos en espiral de cerca de 1000 aminoácidos que se entremezclan en estas cadenas
  • 14. CLASIFICACIÓN DEL COLÁGENO • El colágeno se clasifica de acuerdo a su organización molecular como tipo I, tipo II o tipo III. • Más de 20 tipos de colágeno diferentes han sido reportados pero el tipo I se encuentra en la piel, hueso, tendones, ligamentos y córnea y es el más abundante tipo de colágeno en el cuerpo. • El colágeno tipo II se encuentra primariamente en el cartílago y el tipo III es el más abundante en el colágeno del tejido conectivo constitutivo de la piel y las paredes de los vasos sanguíneos
  • 15. LAS FIBRAS ELÁSTICAS • Son mucho más finas (esbeltas) y extensibles que las fibras de colágeno. Pueden ser estiradas hasta un 150% de su longitud original antes que se rompan. • La composición química de las fibras de elastina es parecida a aquella del colágeno
  • 16. COMPLEJO DE GLUCOPROTEÍNAS Junto con las fibras de colágeno y elastina, se encuentra otra fracción proteíca dentro de la matriz extracelular llamada complejo de glucoproteínas. Un proteglicano es una proteína a la cual se unen cadenas especializadas carbohidratadas llamadas glucosaminoglicanos. Las glucoproteínas ocupan los espacios entre las fibras y constituyen la base de la sustancia del tejido conectivo
  • 17. EL FLUÍDO TISULAR • Es un filtro de la sangre y reside en los espacios intercelulares (intersticio). • Ayuda en el transporte de materiales y nutrientes entre los capilares y las células de la matriz extracelular
  • 18. EL HUESO • El tejido conectivo especializado conocido como hueso es uno de los tejidos más fuertes y duros del cuerpo humano. • El esqueleto protege los órganos vitales, sirve como reserva de minerales, alberga las células hematopoyéticas y provee brazos de palanca desde los cuales los músculos controlan el movimiento. • El hueso es una estructura dinámica que se remodela continuamente y responde a las alteraciones de las cargas mecánicas, niveles hormonales y niveles séricos de calcio
  • 19. CLASIFICACIÓN DEL TEJIDO ÓSEO El tejido óseo se puede clasificar en: • Cortical (También llamado compacto) • Trabecular (También llamado esponjoso). Aunque tanto el hueso cortical como el trabecular tienen las mismas células, su comportamiento mecánico y sus respuestas adaptativas son distintas.
  • 20. TEJIDO ÓSEO COMPACTO • El tejido óseo compacto contiene pocos espacios. Forma la capa externa de todos los huesos del cuerpo y la mayor parte de la diáfisis de los huesos largos. • El hueso compacto proporciona protección y sostén y ayuda a que los huesos largos resistan la tensión del peso que gravita sobre ellos. • El hueso compacto tiene una estructura en anillos concéntricos lo que proporciona dureza y resistencia mecánica
  • 21. TEJIDO ÓSEO ESPONJOSO • El tejido óseo esponjoso está compuesto por laminillas dispuestas en un encaje irregular de finas capas de hueso llamadas trabéculas. • Los espacios entre las trabéculas de algunos huesos están ocupados por la médula ósea roja productora de células sanguíneas. • Los vasos sanguínos del periostio penetran a través del hueso esponjoso.
  • 22. EL CARTÍLAGO • El cartílago contiene los elementos básicos del tejido conectivo: células, matriz extracelular, fluído tisular y macromoléculas. • Se pueden encontrar tres clases de cartílago: Hialino, elástico y fibrocartílago. • Ninguno de los tres tipos de cartílago posee vasos sanguíneos intrínsecos, nervios o vasos linfáticos. • La ausencia de circulación en el cartílago hace que los condrocitos tengan que recibir y remover nutrientes por difusión
  • 23. CARTÍLAGO HIALINO • Toma su nombre por su apariencia transparente. La superficie de la mayoría de las articulaciones, la porción anterior de las costillas y áreas del sistema respiratorio como la tráquea, la nariz y bronquios, están compuestas por cartílago hialino. • Las fibras de colágeno dan al cartílago hialino su fuerza tensil. El principal colágeno en el cartílago hialino es el tipo II y la principal estructura al lado del colágeno en el cartílago son los preoteoglicanos
  • 24. CARTÍLAGO ELÁSTICO • Se encuentra en las orejas, la epiglotis, porciones de la laringe y el tubo de eustaquio. • Posee una gran capacidad flexible y su matriz contiene fibras elásticas y de colágeno. • La matriz es más amarilla en este cartílago a causa del alto porcentaje de fibras elásticas.
  • 25. FIBROCARTÍLAGO • Es fuerte y flexible por la combinación exclusiva y única de sus fibras de colágeno y matriz extracelular. • El fibrocartílago se encuentra en muchas áreas del cuerpo, especialmente en puntos de estrés donde la fricción puede ser problemática. • Es esencialmente un material de unión entre el cartílago hialino y otros tejidos conectivos como ligamentos, tendones y discos intervertebrales
  • 26. TIPOS DE FIBROCARTÍLAGO • Fibrocartílago interarticular • Fibrocartílago conector • Fibrocartílago estratiforme • Fibrocartílago circunferencial
  • 27. FIBROCARTÍLAGO INTERARTICULAR • Se encuentra en la muñeca y las rodillas como también en la articulación temporo-mandibular y en la unión del esternón y la clavícula. • En estas articulaciones, frecuentemente ocurren impactos y el fibrocartílago provee amortiguación. • El ejemplo clásico de este tipo de fibrocartílago son los meniscos.
  • 28. FIBROCARTÍLAGO CONECTOR • Se encuentra en articulaciones con movimiento limitado y su mejor ejemplo son los discos intervertebrales. • Permite a las superficies articulares adyacentes moverse ligeramente con respecto a otras.
  • 29. FIBROCARTÍLAGO ESTRATIFORME Y CIRCUNFERENCIAL • Estas dos variedades de fibrocartílago proveen protección. • El fibrocartílago estratiforme se ubica en capas sobre el hueso donde los tendones pueden actual y puede también ser parte integral de la superficie de los tendones. • De esta manera, la fricción provocada por las fuerzas de tracción tendon-hueso disminuyen. • El fibrocartílago circunferencial actúa como un espaciador y reformador de la superficie articular (Ej: labrum glenoideo)
  • 30. TENDONES Y LIGAMENTOS El tejido conectivo denso puede ser organizado o desorganizado, dependiendo de la organización de sus fibras. En el tejido organizado, las fibras de colágeno se orientan paralelamente en haces. Este tipo de organización incluye tendones, ligamentos y aponeurosis.
  • 31. TENDONES Y LIGAMENTOS En los tendones, ligamentos y aponeurosis, el tejido conectivo está principalmente compuesto de fibras y matriz extracelular. Estos tejidos tienen una gran fuerza tensil pero soportan estiramientos en una sola dirección, esto es, a lo largo de la fuerza tensil generada paralelamente a la orientación de sus fibras.
  • 32. TENDONES Los tendones son bandas blancas de tejido colágeno flexible que conectan los músculos a los huesos. Los bloques constitutivos básicos del tendón son moléculas de tropocolágeno. Las moléculas de tropocolágeno generalmente están alineadas en series paralelas para formar una microfibrilla que seguidamente se empaquetan en haces para formar fibras.
  • 33. TENDONES Las fibras se reúnen en fascículos unidos entre sí por un tejido conectivo más suave o suelto denominado endotenon, el cual permite un movimiento relativo de los fascículos de colágeno soportando los vasos sanguíneos, nervios y fluído linfático. Los fascículos se agrupan para formar el tendón propiamente dicho.
  • 34. FORMA DEL TENDÓN ANTE LA CARGA Cuando un tendón está relajado (Sin carga tensil), toma una forma ondulada. Una vez se le aplica una fuerza tensil, el patrón ondulado del tendón se pierde y toma una forma estirada. A medida que se estira el tejido colágeno del tendón, aumenta su fuerza tensil dentro de unos límites estrechos.
  • 35. COMPOSICIÓN DEL TENDÓN El principal componente del tendón es el tejido colágeno tipo I, el cual compone cerca del 86% del peso seco del tendón. Las fibras elásticas están presentes en cantidades pequeñas en la matriz de los tendones. La superficie del tendón puede estar cubierta por epitenon, usualmente apreciado como una vaina de que actúa como polea y dirige el recorrido del tendón por esquinas y superficies afiladas como es el caso de los tendones flexores de los dedos de la mano. Cuando los tendones no están rodeados de epitenon y se mueven en una dirección relativamente recta, existe un tejido conectivo suave llamado peritenon que contiene vasos sanguíneos que nutren al tendón.
  • 36. INSERCIÓN DEL TENDÓN EN EL HUESO La inserción del tendón en el hueso involucra una transición gradual de tendón a fibrocartílago, luego a fibrocartílago mineralizado y finalmente hueso. Algunas de las fibras de colágeno del tendón pasan a través del fibrocartílago mineralizado y dentro del hueso subcondral. Estas fibras penetrantes reciben el nombre de fibras de Sharpey. Un anclaje adicional lo dan otras fibras del tendón que se mezclan con el periostio
  • 37. LA UNIÓN MIOTENDINOSA El final opuesto del tendón es una región especializada de pliegues de membranas longitudinales que incrementan la superficie del área y reducen el estrés durante la transmisión de la fuerza contráctil denominada unión miotendinosa. La fuerza de la unión miotendinosa depende de las propiedades de las estructuras y de la orientación de las fuerzas que cruzan esta unión. Las fuerzas que cruzan la unión en tijera con la fuerza siendo paralela a la superficie de la membrana son más fuertes que las uniones con un gran componente tensil perpendicular a la membrana
  • 38. APONEUROSIS Las aponeurosis son tejido fibroso con membranas parecidas a cintas, similares en composición a los tendones. Estas estructuras son frecuentemente llamadas tendones planos. Por ejemplo, la aponeurosis palmar rodea los músculos de la palma de la mano. Las fibras de las aponeurosis corren en una sola dirección y por esto difieren de este mismo tejido conectivo no organizado o irregular denominado fascia.
  • 39. LOS LIGAMENTOS Los ligamentos son estructuras de tejido conectivo regular y denso que unen un hueso a otro hueso. La primera función de los ligamentos, como la de los tendones, es resistir la fuerza tensil a lo largo de una línea de fibras de colágeno. Los ligamentos reciben sus nombres y se clasifican por sus sitios de inserción (coracoacromial), forma (deltoideo), función (capsular), posición u orientación (colateral, cruzado), posición relativa a la cápsula articular (extrínsecos e intrínsecos) y su composición (elástico)
  • 40. GEOMETRÍA E INSERCIÓN DE LOS LIGAMENTOS La geometría de los haces de fibras de colágeno en los ligamentos es específica a la función del ligamento. Se pueden orientar en paralelo, oblícuas o en espiral. La inserción del ligamento al hueso puede ser directa o indirecta. La unión directa es comparable a las fibras de colágeno especializadas denominadas de Sharpey que unen el tendón al hueso. En la ruta indirecta, las fibras de colágeno se mezclan con el periostio del hueso.
  • 41. COMPOSICIÓN DE LOS LIGAMENTOS Los fibroblastos son las principales células en los ligamentos, mientras que el principal componente fibroso de la matriz extraceluar es el colágeno tipo I en un 36%. Otros tipos de colágeno también se encuentran en los ligamentos. Los proteoglicanos también están presentes, aunque en cantidades más pequeñas que en el cartílago articular. Debido a que dos terceras partes del ligamento están compuestas por agua, los proteoglicanos que son hidrofílicos juegan un rol importantísimo en comportamiento mecánico de los ligamentos. Los ligamentos contienen también mecanorreceptores con su función especialísima de transmitir información a los tres niveles de control motor
  • 42. CURVA DE STRESS – STRAIN PARA EL TENDÓN
  • 43. FASCIAS Las fascias son una categoría general que incluyen tejidos conectivos densos, fibrosos y desorganizados que no caen dentro de las categorías de tendón, aponeurosis o ligamentos. Las principales fibras en las fascias son las de colágeno, aunque algunos elementos elásticos y reticulares también existen. Las fascias contiene fibras entremezcladas no paralelas y se encuentran generalmente en capas o vainas que rodean órganos, vasos sanguíneos, huesos, cartílago y dermis de la piel. Por su organización, las fascias resisten estiramientos multidireccionales.
  • 44. MÚSCULO ESQUELÉTICO • Los músculos esqueléticos son admirables diseños de la naturaleza, verdaderos “motores” capaces de convertir energía química en trabajo mecánico con un razonable grado de eficiencia y mínima polución. • Pueden adaptarse a diferentes demandas cambiando su tamaño, y hasta cierto punto sus características funcionales.
  • 45. ESTRUCTURA DEL MÚSCULO ESQUELÉTICO • Si se analiza un músculo desde el exterior, la primera estructura que se encuentra es el epimisio, consitituído por tejido conectivo. El epimisio rodea el músculo por fuera y su función es mantenerlo unido. • Por dentro del epimisio, se encuentran “paquetes” de fibras musculares unidas denominados fascículos, que se hallan rodeados por una vaina de tejido conectivo denominada perimisio. • En el interior del perimisio, se encuentran las fibras musculares, que también están rodeadas por una vaina de tejido conectivo denominado endomisio.
  • 46. LA FIBRA MUSCULAR • La fibra muscular es una célula polinucleada especializada en la generación de tensión. El espesor de las fibras musculares varía en los diferentes músculos o incluso en el mismo músculo (Astrand, P y Rodahl K. 1992). En muchos músculos, la longitud de la fibra se extiende a lo largo de todo el recorrido del músculo, es decir, se proyecta desde un tendón hasta otro. • Las miofibrillas constituyen la porción contráctil de la fibra muscular y se disponen paralelamente entre si a lo largo de la fibra muscular. Estas estructuras están formadas por una serie de unidades repetidas denominadas sarcómeros.
  • 47. LOS SARCÓMEROS • Los sarcómeros son estructuras que constituyen la unidad básica de una miofibrilla. Se encuentran unidos continuadamente uno de otros a partir de una estrecha membrana denominada línea Z. En la región medial del sarcómero, existe una zona denominada A, en la cual puede encontrarse tanto actina como miosina. Las bandas claras se denominan bandas I, en esta región sólo pueden encontrarse filamentos de actina. En la banda A se encuentran los filamentos de miosina que al producirse la excitación neural, provocan el acortamiento del sarcómero y la contracción muscular por consiguiente.
  • 48. UNIDAD MOTORA • La totalidad de las fibras musculares inervadas por una misma motoneurona alfa, que se ubica en el asta anterior de la médula, se denomina “unidad motora”. Existen dos grandes tipos de neuronas que pueden formar parte de las unidades motoras: • Neuronas de gran tamaño que inervan entre 300 y 500 fibras musculares diferentes. Estas neuronas presentan una frecuencia de emisión del impulso nervioso que puede variar entre 25- 100 Hz, es decir, entre 25 y 100 impulsos nerviosos por segundo. • Neuronas de escaso tamaño que inervan sólo entre 10 y 180 fibras musculares diversas. Su frecuencia de descarga de impulsos nerviosos varía entre 10 y 25 Hz, es decir, entre 10 y 25 impulsos nerviosos por segundo.
  • 50. CARACTERÍSTICAS FUNCIONALES DE LOS DIFERENTES TIPOS DE FIBRAS MUSCULARES • Pueden identificarse dos clases principales de fibras, aquellas con un tiempo hasta la tensión pico relativamente largo: fibras de contracción lenta o tipo I y las fibras con un tiempo más corto para alcanzar su máximo pico de producción de fuerza: fibras de contracción rápida o tipo II. • Las fibras tipo II se subclasifican en IIa (rápidas) y II b (explosivas). Todas las fibras tipo II son inervadas por neuronas de gran tamaño, las cuales poseen una gran frecuencia de descarga (25-100 Hz), mientras que las fibras tipo I son inervadas por neuronas de menor tamaño con menor frecuencia de descarga (10-25 Hz). Las fibras Tipo II b logran su más alta manifestación de fuerza a los 50 Hz, mientras que las fibras tipo I logran su pico de tensión con frecuencias de 25 Hz. • La velocidad de contracción y relajación en las fibras rápidas es mayor que en las lentas y por ello deben ser estimuladas con mayor frecuencia para alcanzar su máximo desarrollo de fuerza. Por tanto, la liberación de energía será rápida en para las fibras tipo II (hidrólisis de ATP 600 veces por segundo) y lenta para las tipo I (hidrólisis de ATP 300 veces por segundo.
  • 51. CARACTERÍSTICAS FUNCIONALES DE LOS DIFERENTES TIPOS DE FIBRAS MUSCULARES • Para el músculo esquelético humano, hay estudios que indican que el tiempo hasta la tensión pico en una contracción isométrica máxima es de 80 a 100 milisegundos para las fibras tipo I, mientras que para las fibras de contracción rápida tipo II, este tiempo se reduce aproximadamente 40 milisegundos, siendo menor el tiempo para las fibras tipo II b que para los fibras tipo II a. • Una cuestión muy importante a considerar es que no existen diferencias entre la cantidad de fuerza muscular que una fibra rápida puede realizar en comparación con una fibra lenta, si tuvieran el mismo contenido de proteínas de miosina y actina. Por ello, la principal diferencia desde un punto de vista funcional entre distintos tipos de fibras, es la velocidad de acortamiento que se produce y no la fuerza que cada una ellas puede ejercer. • La clasificación del tipo de fibras se realiza mediante la diferenciación histoquímica de la enzima ATPasa miofibrilar.
  • 52. CARACTERÍSTICAS FUNCIONALES DE LOS DIFERENTES TIPOS DE FIBRAS MUSCULARES • Es creído que la cantidad de ATPasa unida a miosina es en realidad limitante de la velocidad del proceso de contracción muscular. Dicho de otro modo, una fibra muscular se puede contraer más rápido que otras debido a su capacidad de romper una mayor cantidad de ATP en unidad de tiempo. • Exponiendo una muestra de músculo tinción histoquímica a diferente pH, se pueden identificar los dos tipos de fibras principales. A pH de 10,3 las fibras tipo I se tiñen blancas y las tipo II oscuras, mientras que a pH de 4,3 sucede todo lo contrario. Por tanto, no es recomendable hablar de fibras blancas a las rápidas y rojas a las lentas.
  • 53. CARACTERÍSTICAS METABÓLICAS DE LAS FIBRAS MUSCULARES
  • 54. DIFERENCIAS EN LA PRODUCCIÓN DE FUERZA POR LA ORIENTACIÓN DE LAS SARCÓMERAS En la figura se muestra una ilustración esquemática para mostrar la fuerza generada por tres sarcómeras ordenadas (a) en serie y (b) en paralelo. En (a) las fuerzas generadas en cualquier lado de la línea Z B y C, se cancelan cada una por acción de las dos sarcómeras a cada lado. Así, la fuerza neta del sistema corresponde únicamente a la fuerza generada por A1 y A2, es decir, el equivalente de una sarcómera. En (b), las fuerzas generadas por las tres sarcómeras en paralelo corresponde a tres veces la generada en (a) Inversamente, la distancia acortada será tres veces más grande en el sistema (a).
  • 55. ÁNGULO DE PENACIÓN DE LAS FIBRAS MUSCULARES Los músculos longitudinales o fusiformes tiene fibras musculares que se encuentran paralelas a la línea de tracción del tendón, por tanto, la magnitud total de la fuerza se dirige a lo largo de la línea de acción del tendón. Las fibras de los músculos penados (uni-bi-multipenados) se orientan en un ángulo oblícuo a la línea de acción del tendón, de esta manera, sólo una porción del total de la fuerza generada se transmite al tendón.
  • 56. ÁNGULO DE PENACIÓN DE LAS FIBRAS MUSCULARES La penación de las fibras permite incrementar el número de fibras sin incrementar significativamente el diámetro muscular. El potencial de producción de fuerza se incrementa por el aumento del número de fibras que se encuentran adyacentes unas a otras.