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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO

FACULTAD DE CIENCIAS

BIOLOGÍA

Contracción del gastrocnemio provocada por un estímulo eléctrico al nervio ciático

en rana (Rana catesbiana).

Castillo Fernández Tania Isbet, Cortés Tello Karla Elvira, Garduño Sánchez Marco Alan,

Gutiérrez Olguín Gabriela, Gutiérrez Sánchez Mario Aarón.

Introducción.

La contracción del músculo estriado requiere gran cantidad de energía en un plazo breve. Como

depósitos de energía funcionan dos moléculas: el ATP y la Fosfocreatina. El músculo dispone del ATP

como fuente inmediata, sin embargo sus reservas son relativamente escasas, por lo que las exigencias

posteriores son suplidas por la fosfatocreatina.

Al llegar el impulso nervioso a través de una membrana motora al punto de unión neuromuscular,

suceden una serie de fenómenos que conllevan al acortamiento mecánico de las fibras musculares. En

primer lugar, se libera Acetilcolina, que aumenta la permeabilidad al ion sodio en los receptores y

despolariza la placa motora de la fibra muscular. Este potencial inicia una despolarización que se

prolonga a lo largo del sarcolema.

La onda de contracción es conducida a las miofibrillas por el sistema sarcotubular, contrayendo el

musculo. La Acetilcolina es catalizada después de la contracción por la acetilcolinesterasa.

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En el momento de la contracción, el ion Calcio (Ca++

) que ha sido liberado del sistema sarcotubular se

difunde hacia la zona de interacción de la actina y la miosina, eliminando la acción de la troponina sobre

dichas proteínas, con lo que los puentes de actina se desplazan sobre los de miosina hacia la parte central

del sarcómero. La contracción persiste hasta tanto el calcio sea reabsorbido por el sistema sarcotubular,

y en ese momento se da la relajación de la fibra muscular (Urroz, 2005).

Una fibra muscular en estado de reposo es muy extensible no así activada, que es un estado casi rígido.

La transición de un estado a otro ocurre rápidamente (en unos milisegundos).

Para explicar los cambios casi instantáneos de las fibras musculares, Hill propuso que al ser estimuladas

entran en un estado conocido como activo, el cual definió como la fuerza que los elementos contráctiles

pueden sostener cuando no se están ni alargando ni acortando (Latorre, 1996)

El estado activo se establece en menos de 10 mS a 2 Cº y coincide con la liberación masiva de calcio

del retículo sarcoplásmico.

Se dice que una contracción muscular puede ser isométrica cuando la longitud no se modifica durante la

contracción, e isotónica cuando el músculo se acorta, pero la tensión permanece constante.

Objetivo general.

Observar y registrar las contracciones del gastrocnemio a través del estímulo eléctrico aplicado al nervio

ciático en rana.

Objetivos particulares.

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Observar la contracción muscular simple y sostenida del gastrocnemio de rana, mediante

estímulos eléctricos del nervio ciático.

Observar la fatiga sináptica de la placa neuromuscular como consecuencia de la estimulación

repetida del nervio ciático.

Observar los efectos de la acetilcolina (Ach) aplicada directamente sobre el músculo esquelético.

Hipótesis.

Si aplicamos un estímulo eléctrico al nervio ciático de la rana, entonces observaremos contracciones en

el gastrocnemio. Así como si fatigamos al músculo con estímulos sostenidos entonces observaremos una

tetania.

Material y método.

Para montar el equipo, utilizamos el soporte palmer, donde colocamos el transductor de fuerza (Fort

250) en la parte superior, este fue conectado al Bridge8 y calibrado en 100 gr, la cámara de nervio en la

parte central y una pinza para fémur en la parte inferior del soporte. A la cámara de nervio se conecto la

sonda de alta impedancia previamente conectada al amplificador IsoDAM8, la sonda se aterrizo y se

coloco sobre el micromanipulador. A la cámara, también conectamos el cable coaxial BNC que

previamente estaba conectado al estimulador.

Trabajamos con un ejemplar de Rana catesbiana el cual peso 63.2 gr con un largo de 23 cm. Se metió al

congelador para disminuir su sensibilidad y se sacrifico cortándole la cabeza. Procedimos a quitar la piel

para obtener el gastrocnemio, cortamos un poco de fémur y con ayuda de varillas de vidrio obtuvimos el

nérvio ciático. Procedimos a atar el gastrocnemio al transductor con un hilo, colocar el nervio ciático

sobre la cámara y sujetar el fémur con la pinza.

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Generamos un impulso simple de 1V de 100 ms de duración, como no obtuvimos respuesta alguna,

aumentamos a 10 V. También aplicamos Ach durante un impulso sostenido para obtener una respuesta.

Resultados.

Lamentablemente no obtuvimos registros de contracción del gastrocnemio después de estimular

eléctricamente al nervio ciático. Intentamos con estímulos simples y estímulos sostenidos (figura 1) con

diferentes potencias, 1 y 10 vols, pero aun así no logramos obtener registro alguno de la contracción del

gastrocnemio. Excepto cuando agregamos Ach, obtuvimos una pequeña contracción (figura 2) donde la

frecuencia fue de 0.24096 Hz, con una desviación estándar de 0.09533 gr.; una Delta T de 4.15000

segundos y una Delta S de 831, con un valor de 13.68152 gr., en un tiempo de 4.82625 min y una media

de 13.59223 gr.

Figura 1. Estímulo sostenido (rojo) donde no se observa contracción alguna del

gastrocnemio (azul).

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Discusión.

Normalmente, un nervio excitado por una corriente eléctrica genera impulsos eléctricos que,

transmitidos al músculo, provocan su contracción (Vincent, 1981); sin embargo, en la figura 1 a pesar

de utilizar un estímulo que varió de 1 a 10 volts, y de utilizar estímulos individuales y simultáneos,

realmente no se alcanza a apreciar ningún cambio en el registro, lo cual nos indica que no se presentaron

contracciones. De modo que no pudimos comprobar las propiedades simultáneas de nervios y músculos:

El nervio es sensible a excitación eléctrica, por lo que es excitable y transmite el impulso al músculo, el

cual es sensible al impulso por una contracción y lo hace contráctil (Vincent, 1981).

Cabe mencionar que tampoco pudimos observar el fenómeno de tetania muscular, el cual consiste en

aumentar la fuerza de contracción mediante la estimulación repetida del músculo antes de que tenga

tiempo de relajarse (Levy et. al., 2006).

Figura 2. Se observa una contracción después de agregar directamente Ach

durante un estímulo sostenido.

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En la figura 2 con el estímulo de Ach el registro solamente muestra un estímulo, lo cual nos indica que

los pasos para realizar esta práctica fueron los correctos. Sin embargo cabe mencionar que con Ach

debimos observar muchas más contracciones debido a su acción excitatoria.

Es muy probable que la falta de registro se deba a que el anca de rana ya se encontraba bastante rígida al

momento de realizar la práctica; recordemos que para que se produzca una contracción y una relajación

muscular, el anca tiene que estar también relajada, de lo contrario aunque pase el estímulo no se

presentará ninguna contracción. Podemos decir entonces que el anca ya presentaba rigor mortis,

momento en el cual ya no se puede hidrolizar ATP para relajar el músculo (Fanjul y Hiriart, 2008).

Otro factor que resulta de importancia fue la amplia manipulación del anca de rana. Al momento de

cortar lo que necesitábamos, manipulamos demasiado el nervio ciático, y es muy probable que se hayan

dado contracciones durante el proceso, pero no nos dimos cuenta. Como consecuencia al momento de

mandarle los impulsos para que se presentara contracción, ya no había de donde porque el nervio ciático

ya había dado todo lo que podía dar.

Conclusiones.

Al no obtener registros, no logramos observar del todo, el papel que desempeña el nervio ciático sobre el

músculo esquelético, así como tampoco logramos observar la tetania. La literatura nos dice que la falta

de ATP en el músculo genera rigidez en este, es por ello que suponemos que no obtuvimos registros por

la falta de ATP. Pero sabemos que el experimento estaba bien montado porque al agregar Ach si

obtuvimos contracción muscular.

Referencias.

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Fanjul M.L. y Hiriart U. M. 2008. “Biología funcional de los animales. II. Una neurofisiología

comparada.” Siglo veintiuno. México, D.F. 393 p.

Latorre, R. 1996. “Biofísica y fisiología celular.” Ed. Universidad de Sevilla. Sevilla, España.

pp. 662-663

Levy M., Koeppen B., & Stanton B. 2006 . “Barney & Levy Fisiología”. Editorial Elsevier.

pp. 172.

Urroz, C. 2005. “Elementos de anatomía y fisiología animal.” Ed. EUNED. España. pp. 61- 64

Vincent, P. 1981. “El Cuerpo Humano.” . Editorial Reverte. Madrid, España. pp. 66.